多目标多学科汽车车身优化设计方法
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1 基准模型 - NVH
4 MORPHER
(统一控制块参数化
5
不同学科模型)
基准模型 - CFD Load Matrix
2
设计变量& 限制
3
DOE
优化软件 I – Sight etc.
CFD Design1 Design2 Design3
: : Design ‘n’
9
约束目标
8
响应面
Crash Solver
（单目标） （轻量化） （单学科） （单功能）
优化(利用DOE和 车身扭转刚度仿真数据)
优化(车身刚度)
扭转刚度最优的设计还需要……. ……..给NVH的优化设计?
……..和CFD设计?
也许不是…….. 所以, 下一步是什么 ?!!
单目标优化和衡量……
CFD 目标
DV1
DV2
DV3
DV4
DV5………… DVn
Attribute Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash NVH NVH NVH NVH
Durabilty CFD
Description Full frontal NCAP Frontal ODB Frontal Danner Side IIHS Side Lincap Side Pole 5th Side Pole 50th Rear ODB Rear Danner Roff Crush Engine Load Road load Normal modes Acoustic Point Mobilty External Air flow
分析 &
迭代
分析 &
迭代
分析 &
迭代
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
传统优化设计流程(方法 2)
假设优化过程 从车身扭转刚度开 始.
汽车扭转刚度优化设计所 涉及到…….
用设计变量给车身扭转刚度模 型生成
DOE矩阵
设计生成
得到车身扭转刚度数据
约束：扭转刚度不低于刚度要求 目标：白车身质量最轻 工况：白车身扭转 参数：厚度参数
碰撞目标
NVH 目标
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
优化过程中所面临的挑战
• 对各学科在很短的时间内进行多设计变量的评 估
• 找出最佳的设计方案达到设计目标，同时满足 所有学科的所有设定目标
应力 厚度
宽度
应力目标值
多学科优化（MDO）和变形器的作用
基准模型 - Crash
Range 0 to 15 -15 to 15 1.8 to 2.5 -8 to 0 -10 to 10 0 to 15 -20 to 0 -20 to 0 -10 to 15 0.72 to 0.96 0.9 to 1.5 1.08 to 1.44 0.825 to 1.375 0 to 50 -150 to 200 -100 to 0
7
优化
10
NVH Design1 Design2 Design3
: : Design ‘n’
Crash Design1 Design2 Design3
: : Design ‘n’
NVH Solver
6
CFD S模型
11
载荷矩阵
Load Case 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
基准模型
碰撞/NVH 有限元基准模型
CFD 有限元基准模型
Design Variable DV10 DV11 DV12 DV13 DV14 DV15 DV16 DV17 DV18 DV19 DV1 DV20 DV21 DV22 DV24 DV25
整车设计变量
Description A Pillar Shape Hinge Pillar Width Sub-Frame Thickness Sub-Frame Shape B Pillar Shape Roof Rail Front Seat Cross Member Front Rail Front Header Trunk Components Thickness Front Crush Box Thickness Floor components B-Pillar Components Front Control Member Windshield angle Overhang
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
传统设计流程(方法 1)
造型数据
新的CAD数据 对每个部件重画网格
CAD 数据
产品数据
CFD 软件
NVH 软 件
CRASH 软件
耐久性软件
分析 &
迭代
Remark Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving NVH Driving NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash Driving Crash-NVH Driving NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH-CFD Driving Crash-NVH Driving
4.1
DV3-Overhang
20.42 30.43 20.11 1.92 80.06 60.94 70.99 12.41 53.31
80 0 63.8
DV 4-SubFrame
-4.43 -5.08 -5.73 -3.89 -5.41 -3.03 -2.92 -1.41 -7.68 -1.51 -3.46
DOE 矩阵
Run
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DV1-AplrLeft
4.26 8.31 2.03 11.15 6.08 11.76 10.95 7.70 10.14 13.18 9.73 2.8
DV2-Hinge-pillar
0.41 -12.57 6.49 -14.59 8.51 -14.19 12.57 -4.46 11.76 10.14 -1.22
4 MORPHER
(统一控制块参数化
5
不同学科模型)
基准模型 - CFD Load Matrix
2
设计变量& 限制
3
DOE
优化软件 I – Sight etc.
CFD Design1 Design2 Design3
: : Design ‘n’
9
约束目标
8
响应面
Crash Solver
（单目标） （轻量化） （单学科） （单功能）
优化(利用DOE和 车身扭转刚度仿真数据)
优化(车身刚度)
扭转刚度最优的设计还需要……. ……..给NVH的优化设计?
……..和CFD设计?
也许不是…….. 所以, 下一步是什么 ?!!
单目标优化和衡量……
CFD 目标
DV1
DV2
DV3
DV4
DV5………… DVn
Attribute Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash NVH NVH NVH NVH
Durabilty CFD
Description Full frontal NCAP Frontal ODB Frontal Danner Side IIHS Side Lincap Side Pole 5th Side Pole 50th Rear ODB Rear Danner Roff Crush Engine Load Road load Normal modes Acoustic Point Mobilty External Air flow
分析 &
迭代
分析 &
迭代
分析 &
迭代
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
传统优化设计流程(方法 2)
假设优化过程 从车身扭转刚度开 始.
汽车扭转刚度优化设计所 涉及到…….
用设计变量给车身扭转刚度模 型生成
DOE矩阵
设计生成
得到车身扭转刚度数据
约束：扭转刚度不低于刚度要求 目标：白车身质量最轻 工况：白车身扭转 参数：厚度参数
碰撞目标
NVH 目标
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
优化过程中所面临的挑战
• 对各学科在很短的时间内进行多设计变量的评 估
• 找出最佳的设计方案达到设计目标，同时满足 所有学科的所有设定目标
应力 厚度
宽度
应力目标值
多学科优化（MDO）和变形器的作用
基准模型 - Crash
Range 0 to 15 -15 to 15 1.8 to 2.5 -8 to 0 -10 to 10 0 to 15 -20 to 0 -20 to 0 -10 to 15 0.72 to 0.96 0.9 to 1.5 1.08 to 1.44 0.825 to 1.375 0 to 50 -150 to 200 -100 to 0
7
优化
10
NVH Design1 Design2 Design3
: : Design ‘n’
Crash Design1 Design2 Design3
: : Design ‘n’
NVH Solver
6
CFD S模型
11
载荷矩阵
Load Case 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
基准模型
碰撞/NVH 有限元基准模型
CFD 有限元基准模型
Design Variable DV10 DV11 DV12 DV13 DV14 DV15 DV16 DV17 DV18 DV19 DV1 DV20 DV21 DV22 DV24 DV25
整车设计变量
Description A Pillar Shape Hinge Pillar Width Sub-Frame Thickness Sub-Frame Shape B Pillar Shape Roof Rail Front Seat Cross Member Front Rail Front Header Trunk Components Thickness Front Crush Box Thickness Floor components B-Pillar Components Front Control Member Windshield angle Overhang
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
内容
•传统设计流程 •单目标优化 •多目标多学科优化 •参数类型及多功能化
传统设计流程(方法 1)
造型数据
新的CAD数据 对每个部件重画网格
CAD 数据
产品数据
CFD 软件
NVH 软 件
CRASH 软件
耐久性软件
分析 &
迭代
Remark Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving NVH Driving NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH Driving Crash Driving Crash-NVH Driving NVH Driving Crash-NVH Driving Crash-NVH-CFD Driving Crash-NVH Driving
4.1
DV3-Overhang
20.42 30.43 20.11 1.92 80.06 60.94 70.99 12.41 53.31
80 0 63.8
DV 4-SubFrame
-4.43 -5.08 -5.73 -3.89 -5.41 -3.03 -2.92 -1.41 -7.68 -1.51 -3.46
DOE 矩阵
Run
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
DV1-AplrLeft
4.26 8.31 2.03 11.15 6.08 11.76 10.95 7.70 10.14 13.18 9.73 2.8
DV2-Hinge-pillar
0.41 -12.57 6.49 -14.59 8.51 -14.19 12.57 -4.46 11.76 10.14 -1.22