基于静态刚度及动态刚度的车身轻量化仿真优化设计



基于静态刚度及动态刚度的车身轻量化仿真优化设计

当前，汽车产业的市场条件和政府的相关规定不仅要求汽车制造商降低车辆的燃油消耗和车辆制造成本，同时还要求提高如乘员安全、操纵性能、驾驶舒适性以及客户感知等其它产品特征的质量。其中，乘员安全可以通过汽车的防撞性能进行分类，汽车的操纵性能直接影响悬架的设计并取决于相对于汽车质心的小弹性变形，客户感知定义为提供一个“坚实”的路感，改善常见的低频问题，如座椅晃动和转向柱颤抖等。

刚度和振动是两个影响客户感知的主要因素。一般来说，不合理的刚度设计会直接影响汽车的多个特征，如可靠性、耐久性、制造成本、操纵稳定性、摩擦性能、油耗、安全性以及静态刚度和动态刚度下车辆的特征。研究了静态和动态两种不同情况下对噪声、振动和舒适性（NVH）优化的问题。

基于有限元方法对静态刚度和动态刚度的白车身（BIW）模型进行了仿真模拟。采用拉丁超立方体抽样（LHS）的方法对车辆的空间设计进行抽样。径向基函数（RBF）用于生成选择包括弯曲、扭转、横向刚度、纵向刚度以及基本自然频率的独立模块。非线性约束用于对质量最小化进行优化并能解决在两种不同情况下出现的问题：①对仅存在振动情况下的车身模型进行优化；②是对需要同时考虑振动和刚度情况下的车身进行优化。结果表明，在振动需求和刚度需求同时达到最优的情况下，汽车NVH的性能会有所提高。这不仅减轻了汽车的质量，而且也提高了车身结构在静态刚度和动态刚度下的设计标准。

刊名：International Journal of Vehicle Design（英）

刊期：2016年第4期

作者：Morteza Kiani et al

编译：尹秋