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基于非线性负荷的汽车零部件轻量化优化设计

2017-12-07

汽车文摘 2017年4期
关键词:概念模型车架耐久性

专题

基于非线性负荷的汽车零部件轻量化优化设计

目前,汽车行业对轻量化零部件的需求量十分巨大。实现汽车的轻量化有利于改善汽车的燃油经济性,降低汽车行驶成本。对轻量化汽车零部件的优化包括对零部件结构的优化。常规的优化方法是基于零部件的刚度进行,这种方法简单、直接,但是没有考虑零部件的负荷,无法保证优化后零部件的耐久性。提出了一种基于非线性负荷的汽车零部件优化过程,该优化过程能够在保证零部件性能的前提下实现轻量化。

以汽车副车架为例介绍基于非线性负荷的汽车零部件优化过程。优化时,首先建立副车架的有限元模型,并对其进行模态分析。根据模态分析结果,利用柔度方法得到副车架的柔性模型;之后,建立副车架的刚体动力学模型,并与之前得到的柔性模型结合,得到副车架的刚柔耦合模型;然后,确定副车架的非线性负荷曲线,并利用拓扑优化方法进行非线性负荷的加载路径分析;最终生成一个轻量化的副车架概念模型,该副车架的概念模型具有最优的拓扑结构。采用Isight软件对生成的副车架概念模型进行厚度和形状的进一步优化。

为验证该优化方法得到的轻量化副车架的性能,对进一步优化后的副车架概念模型进行疲劳寿命分析,确定其耐久性。分析结果表明,使用基于非线性负荷的轻量化优化方法可以减轻零部件质量20%,同时还满足耐久性要求。

Subash Sudalaimuthu et al. SAE 2016-01-1391.

编译:李臣

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