基于靜態剛度及動態剛度的車身輕量化仿真優化設計

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基于靜態剛度及動態剛度的車身輕量化仿真優化設計

當前，汽車產業的市場條件和政府的相關規定不僅要求汽車制造商降低車輛的燃油消耗和車輛制造成本，同時還要求提高如乘員安全、操縱性能、駕駛舒適性以及客戶感知等其它產品特征的質量。其中，乘員安全可以通過汽車的防撞性能進行分類，汽車的操縱性能直接影響懸架的設計并取決于相對于汽車質心的小彈性變形，客戶感知定義為提供一個“堅實”的路感，改善常見的低頻問題，如座椅晃動和轉向柱顫抖等。

剛度和振動是兩個影響客戶感知的主要因素。一般來說，不合理的剛度設計會直接影響汽車的多個特征，如可靠性、耐久性、制造成本、操縱穩定性、摩擦性能、油耗、安全性以及靜態剛度和動態剛度下車輛的特征。研究了靜態和動態兩種不同情況下對噪聲、振動和舒適性（NVH）優化的問題。

基于有限元方法對靜態剛度和動態剛度的白車身（BIW）模型進行了仿真模擬。采用拉丁超立方體抽樣（LHS）的方法對車輛的空間設計進行抽樣。徑向基函數（RBF）用于生成選擇包括彎曲、扭轉、橫向剛度、縱向剛度以及基本自然頻率的獨立模塊。非線性約束用于對質量最小化進行優化并能解決在兩種不同情況下出現的問題：①對僅存在振動情況下的車身模型進行優化；②是對需要同時考慮振動和剛度情況下的車身進行優化。結果表明，在振動需求和剛度需求同時達到最優的情況下，汽車NVH的性能會有所提高。這不僅減輕了汽車的質量，而且也提高了車身結構在靜態剛度和動態剛度下的設計標準。

刊名：International Journal of Vehicle Design（英）

刊期：2016年第4期

作者：Morteza Kiani et al

編譯：尹秋