[发明专利]汽车后背门的轻量化方法及装置

说明书

技术领域

本公开涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车后背门的轻量化方法及装置。

背景技术

汽车轻量化技术，是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量(也即，空车质量)，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗。

目前，为使汽车的后背门实现轻量化，后背面中使用的轻质材料的比重不断攀升，轻质材料可以包括铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑钢、粉末冶金、生态复合材料以及陶瓷等等。但这些轻质材料的应用在后背门中，不但提高了后背门中零部件的成本，而且对零部件的加工、装配工艺等都有较高要求。

发明内容

本公开提供一种汽车后背门的轻量化方法及装置。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种汽车后背门的轻量化方法，所述方法包括：

建立汽车后背门的有限元模型，所述有限元模型包括所述后背门的后背门内板和所述后背门内板的厚度范围；

在所述有限元模型中对所述后背门内板进行区域划分得到多个区域，所述多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种；

根据所述后背门内板的厚度范围和所述多个区域中每个区域在所述后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

根据所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，所述有限元模型还包括后背门加强板和所述后背门加强板的厚度范围，所述后背门加强板可以包括铰链加强板、气弹簧加强板中至少一种，所述方法还包括：

根据所述后背门加强板的厚度范围、所述铰链加强板在所述后背门中的位置和所述气弹簧加强板在所述后背门中的位置，通过预设的所述灵敏度分析算法模型计算所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，以及所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

根据所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应和所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述铰链加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域，以及所述气弹簧加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，所述方法还包括：

根据所述每个区域包括的所述第一子区域的尺寸，确定在所述第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔的位置及尺寸。

可选的，所述方法还包括：

在检测到任一所述区域的侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值时，在所述任一区域内增加支撑结构以及所述支撑结构的安装孔。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种汽车后背门的轻量化装置，所述装置包括：

建立模块，用于建立汽车后背门的有限元模型，所述有限元模型包括所述后背门的后背门内板和所述后背门内板的厚度范围；

划分模块，用于在所述有限元模型中对所述后背门内板进行区域划分得到多个区域，所述多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种；

第一计算模块，用于根据所述后背门内板的厚度范围和所述多个区域中每个区域在所述后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

第一确定模块，用于根据所述第一计算模块计算出的每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，所述有限元模型还包括后背门加强板和所述后背门加强板的厚度范围，所述后背门加强板可以包括铰链加强板、气弹簧加强板中至少一种，所述装置还包括：