基于塑性鉸理論的車身概念設計正碰分析與優化方法

耿富榮，朱晉甫，趙永宏，李健華，侯文彬*

(1.廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣州 511434；2.大連理工大學 工業裝備結構分析國家重點實驗室 汽車工程學院，大連 116024)

1 引 言

近年來，我國汽車工業經歷了高速發展的階段。2017年，全年汽車產銷2901.5萬輛和2887.9萬輛，連續9年蟬聯全球第一。隨著汽車設計水平的逐步提高，汽車企業迫切需要縮短設計周期,快速推出新車型，以搶占細分市場，獲取更大的利潤。車身作為汽車四大總成之一，是保證汽車性能的主要載體，是汽車設計的重要組成部分。車身結構設計的初始階段即概念設計階段，目標主要為在總體上確定車身的結構布置和各項性能指標，而不考慮細節設計，此階段將確定汽車成本的70%，設計影響占到汽車總體設計的60%，自由度較大；詳細設計中將完成每一部件的完整幾何定義，越到設計后期，設計的自由度越小，修改設計的成本越高。因此，研究車身概念設計的關鍵技術對于提高車身性能和縮短設計周期具有重要意義。結構耐撞性作為評價車身安全性能的重要指標，其設計的難度很大，目前多在詳細設計階段考慮，若出現問題，重復設計的工作成本大幅提高。因此在概念設計階段考慮車身的耐撞性能，對車身設計的發展有重要 意義。

國外的一些研究院所和大型汽車廠商首先針對概念設計開展了相關研究工作。Reed[1]應用Optistruct優化軟件進行白車身概念設計，包括車身拓撲優化、梁單元建立以及梁結構耐撞性優化。……