白车身灵敏度分析规范

关键字如下：
$ OPTICONSTRAINTS Data
$
$
$HMNAME OPTICONSTRAINTS
$
DCONSTR
1
224.0
DCONADD
2
1
3. 定义目标
1freq
约束条件 模态分析工况编号
在
中定义目标。目标为使白车身重量最轻。
关键字如下：
$$ OBJECTIVES Data $$ $ $HMNAME OBJECTIVES $ DESOBJ(MIN)=1 $
白车身灵敏度分析规范
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1 标题/摘要/目录
1.1 标题
标题
白车身灵敏度分析规范
目的
部件/子系统名 上一级系统
白车身
N/A
相关的试验规范
分析白车身性能对板件厚度的灵敏度
灵敏度分析的关键在于对灵敏度分析进行评价，判定板件的灵敏性。本规范提出灵敏度 的评价指标——相对灵敏度和平均相对灵敏度。通过相对灵敏度和平均相对灵敏度的对比， 判定板件的灵敏性。
本规范以白车身一阶扭转模态频率（以下简称模态频率）为例，主要内容包括灵敏度的 分析和判定。
1.3 名词解释
重量灵敏度：用 Msc.Nastran 计算后在 f06 文件中读取的数值，表示某板件增加 1mm， 白车身重量的增加量。
4.2 灵敏度计算
4.2.1 灵敏度建模 灵敏度分析的建模以初始计算的模型为基础，以便保持模型的一致性，然后完成以下几步的处理： 1. 定义响应
响应、约束条件、目标和变量均在
中定义。
在
中定义响应。重量响应类型为 weight；频率响应类型为 freq，然后输入一阶扭转
模态频率所在的阶次。
关键字如下：
模态频率灵敏度：用 Msc.Nastran 计算后在 f06 文件中读取的数值，表示某板件增加 1mm，白车身模态频率的增加量（或减少量）。
模态频率相对灵敏度：加厚某个部件使白车身重量增加 1%，对白车身模态频率改变的 百分比。
模态频率平均相对灵敏度：每个零件都加厚 1%，对白车身模态频率改变的百分比。
N/A
撰写人
撰写日期
黄石华
2011-03-26
版本号
1.2 摘要
白车身灵敏度分析就是确定白车身特性响应对板件厚度变化的灵敏度，白车身特性响应 主要包括扭转模态频率和扭转刚度、弯曲刚度工况下的关注点位移。
灵敏度分析是结构优化的基础，通过灵敏度分析，可以把白车身板件分为三类：灵敏板 件、不灵敏板件和负灵敏板件。加厚灵敏板件、减薄不灵敏板件和负灵敏板件，可以实现白 车身的性能改进或者轻量化设计。
4.2.2 计算灵敏度
定义灵敏度分析
投入 Msc.Nastran 中计算灵敏度。
4.3 灵敏度处理
4.3.1 读取灵敏度 计算完成以后，用文本编辑器 UltraEdit 读取 f06 文件中的质量灵敏度和模态频率灵敏度。搜索 “IDENTIFICATION OF COLUMNS IN THE DESIGN SENSITIVITY”，可以查找到以下内容：COLUMN NO.1 是响应 1，其响应类型为 WEIGHT，COLUMN NO.2 是响应 2，响应类型为 FREQ
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称板件的厚度一般需要保持一样，同时也减少了 component 数目，便于灵敏度的处理。
2. 将所有板件的属性从 1 开始重新编号。例如，共有 165 个板件，则属性编号为：1-165。 3. 将所有板件的属性重新自动命名。命名规则：c+属性编号，例如：某板件属性编号为 20，则属
性重命名为 c20。
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4.3.2 灵敏度的处理
灵敏度的处理在 office 软件 Excel 中完成，主要内容是求解模态频率相对灵敏度和平均相对灵敏度。
相对灵敏度：加厚某个部件使白车身重量增加 1%，对白车身性能改变的百分比，如式（1）所示：
COLUMN NO.1 的内容
COLUMN NO.2 的内容
f06 文件中，接下来的内容为变量编号、变量名和变量初始厚度。 变量编号、变量名和变量初始厚度
总结一下查找某个板件灵敏度的步骤： 1. 查找板件的属性编号和属性名，并确定板件的变量名； 2. 根据板件变量名，查找变量编号； 3. 根据板件变量编号，查找灵敏度值。
其余的建模与一般的白车身模态分析建模一样。 4.1.2 计算模态频率 投入 Msc.Nastran 中计算模态频率。
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4.1.3 读取模态频率和阶次 计算完成以后，在 HyperView 中读取一阶扭转模态频率和所在的阶次。
COLUMN NO.1 是响应 1
COLUMN NO.2 是响应 2
f06 文件中，接下来就是 COLUMN NO.1 和 COLUMN NO.2 的内容，即质量灵敏度和模态频率灵敏度，如 下图所示，灵敏度数值依据变量编号的次序依次排列，每一行 10 个数据。
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在 类型为 MODES，如下图所示。
中设置分析类型。在
中选择设置
关键字如下：
ANALYSIS = MODES DISPLACEMENT(PLOT) = ALL STRESS(PLOT) = ALL
7. 文本输入 param，optexit，4
定义分析类型
关键字如下：
PARAM,AUTOSPC,YES PARAM,COUPMASS,-1 PARAM,K6ROT,100.0 PARAM,POST,-1 PARAM,WTMASS,1.0 param,optexit,4
3 分析工具
以下软件是本次分析的工具
软件类型 任务
文本编辑器 FE 模型建立，文本编辑
FE 前处理器 FE 模型建立
FE 求解器 FE 模型检查
FE 后处理器 FE 模型检查
office
灵敏度处理
软件名称 UltraEdit Altair/Hypermesh MSC/NASTRAN Altair/Hyperview, Excel
n
∑ Sa =
0.01ti
×
S
i p
×100%
i=1
（2）
式中， S a 为白车身平均相对灵敏度；
ti 为第 i 个部件的初始厚度，共有 n 个部件；
依据以上公式，在 f06 文件中读取质量灵敏度和模态频率灵敏度，在 Excel 中求解每个板件的相对
灵敏度和平均相对灵敏度。
依据相对灵敏度和平均相对灵敏度的比较，评价灵敏度的大小。
S
i r
=
0.01M 0
S
i m
P0
×
S
i p
× 100%
（1）
式中，
S
i r
为第
i
个部件的相对灵敏度；
M 0 为白车身初始状态总重量；
S
i m
为第
i
个部件的质量灵敏度；
S
i p
为第
i
个部件的模态频率灵敏度；
P0 为白车身初始状态模态频率。
平均相对灵敏度：每个零件都加厚 1%，对白车身性能改变的百分比，如式（2）所示：
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2 分析流程图
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4 分析指导
4.1 白车身初始计算
白车身初始计算的目的在于得到一阶扭转模态频率和所处的阶次。 4.1.1 白车身建模 找到白车身模态分析的模型，在此模型的基础上，作适当的处理，主要包括以下几点： 1. 将左右对称的两个板件放入一个部件（component），每个部件一个属性，如下图所示。左右对
4. 定义变量
1objective
目标
在
中定义变量。变量为所有的板件厚度，变量初始值为板件厚度，变量的上下限为各板
件初始厚度向上下偏 20%。变量依据板件属性名自动命名，例如，某板件属性编号为 20，属性
名为 c20，则变量名为 gc20。
关键字如百度文库：
$HMNAME DESVARS
1gc1
$GAUGE
$ OPTIRESPONSES Data
$
DRESP1 1
mass WEIGHT
DRESP1 2
freq FREQ
$
2. 定义约束条件
重量响应
8
频率响应
在
中定义约束条件。约束条件为模态频率约束条件。输入频率的下限，选择上一步
所定义的频率响应，然后选择模态分析的工况。
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1
1
DESVAR
1 gc10.75 0.6 0.9
$HMNAME DVPRELS 1
~gc1 1
DVPREL1 1
PSHELL
1
4
1
1.0
5. 选择 SOL200 求解器
关键字：SOL 200
6. 设置分析类型
变量的初始值、下限和上限
变量和板件属性关联
0.0
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