基于可靠性分析與輕量化技術(shù)的汽車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

摘 要：為了提高車身的可靠性并積極響應(yīng)當(dāng)前的雙碳策略要求，本文結(jié)合可靠性分析和輕量化技術(shù)對汽車車身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先，介紹了輕量化技術(shù)和可靠性分析原理，并給出了可靠性優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型。其次，對車身剛度靈敏度和模態(tài)靈敏度進(jìn)行分析，設(shè)計了剛度和模態(tài)的多目標(biāo)優(yōu)化模型，并以此得到了優(yōu)化后的車身有限元模型。研究結(jié)果表明，優(yōu)化后的車身在彎曲工況和扭轉(zhuǎn)工況下的剛度值均有所提升，分別達(dá)到了6689N/mm和15012Nm/Deg，提升比例分別為4.68%和2.17%。此外，優(yōu)化后的模型能夠達(dá)到22.35×106的疲勞循環(huán)周次。由此說明，所設(shè)計的車身結(jié)構(gòu)具有較好的抗疲勞性以及穩(wěn)定性，該設(shè)計方案能為汽車制造領(lǐng)域提供新的優(yōu)化方向。

關(guān)鍵詞：汽車；有限元；車身；結(jié)構(gòu)設(shè)計；輕量化；可靠性分析

中圖分類號：U 463" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在全球競爭日益激烈和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高的背景下，汽車行業(yè)面臨減輕車輛質(zhì)量，以提高能源效率和降低排放的迫切需求[1]。車身輕量化通過應(yīng)用高強(qiáng)度鋼材、高性能合金以及復(fù)合材料等先進(jìn)材料及優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能有效降低車輛質(zhì)量，提升車輛性能并增強(qiáng)安全性和耐用性。目前，盡管車身輕量化和可靠性分析在汽車行業(yè)已有廣泛應(yīng)用，但是如何平衡這兩者以達(dá)到最佳的車身性能仍是一個挑戰(zhàn)[2]。現(xiàn)有的研究多集中于單一的輕量化材料應(yīng)用或獨(dú)立的可靠性評估，缺乏一個系統(tǒng)的方法來整合這2個方面。基于此，本研究的目標(biāo)是通過一種創(chuàng)新性的綜合優(yōu)化策略，開發(fā)出一種結(jié)構(gòu)上既輕便又堅固的汽車車身，以適應(yīng)現(xiàn)代汽車工業(yè)對高效能和高可靠性的雙重需求。……