[发明专利]一种车身轻量化设计方法

说明书

本发明涉及一种车身轻量化设计方法，包括：1、建立车身有限元模型；2、建立车身模态、弯曲和扭转刚度分析模型，计算得到模态、弯曲和扭转刚度值；3、建立灵敏度分析模型并进行求解计算；4、将灵敏度分析模型计算结果进行整理，得到设计变量所对应的车身钣金件的灵敏度分析结果；5、建立车身轻量化优化计算模型并进行求解计算；6、对计算结果进行提取，修改部分钣金件的厚度值以满足工程要求，形成新的BOM表；7、判断BOM表是否满足轻量化设计目标，若满足，则设计完成，否则重复步骤6，直至满足轻量化设计目标。与现有技术相比，本发明有效的满足车身刚度要求的同时，减轻车身重量，具有很强的工程实用性，适用性较广。

技术领域

本发明涉及汽车轻量化技术领域，尤其是涉及一种车身轻量化设计方法。

背景技术

据统计，汽车每减轻其总质量的10％，燃油消耗量可降低6％～8％，降低排放5％～6％。车身是汽车的重要组成部分，其重量约占整车重量的40％，车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用，对车身结构进行优化设计能够有效降低汽车自重，其对于整车开发的影响具有重要的意义。

汽车轻量化设计已成为当今汽车行业的发展方向。汽车轻量化设计就是满足模态频率和刚度等性能的设计目标下实现轻量化，是车辆开发初期最有效和最重要的设计。传统上，常依靠增加部件厚度来提升车身弯曲、扭转模态频率和刚度是与此背道而驰的。而且，研究表明在车身的结构设计中，增加部件的厚度并不一定能够提高车身的模态或刚度。目前，随着有限元技术的发展，汽车轻量化可以在项目初期和项目过程中，通过数值的方法进行车身结构优化计算，可以避免结构修改的盲目性，提高设计效率，减少设计成本。

但是，目前在项目过程中，工程师进行车身轻量化优化设计时，由于车身钣金件数量众多，对于灵敏度结果的处理和轻量化设计带来巨大的工作量，且优化分析结果受制于工程师的经验，会因工程师的选择而得到不同的优化结果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车身轻量化设计方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车身轻量化设计方法，包括以下步骤：

S1、根据车身的CAD数据建立车身有限元模型；

S2、建立车身模态、弯曲和扭转刚度分析模型，计算得到模态、弯曲和扭转刚度值；

S3、在车身模态、刚度分析模型的基础上设置灵敏度分析所需的设计参数、设计变量、约束条件以及目标函数，建立灵敏度分析模型并进行求解计算；

S4、将灵敏度分析模型计算结果进行整理，得到设计变量所对应的车身钣金件的灵敏度分析结果；

S5、在灵敏度分析模型的基础上，根据灵敏度分析结果，选取轻量化设计变量、约束条件和目标函数，建立车身轻量化优化计算模型并进行求解计算；

S6、对步骤S5的计算结果进行提取，根据实际工程经验修改部分钣金件的厚度值以满足工程要求，形成新的BOM表；

S7、判断BOM表是否满足轻量化设计目标，若满足，则设计完成；若不满足，则重复步骤S6，直至满足轻量化设计目标。

优选的，所述步骤S1中车身有限元模型满足有限元网格质量标准且经过模态试验对标验证。

优选的，所述有限元网格质量标准包括：

长宽比<3，翘曲度<10，雅克比>0.6，45°<四边形最小内角<130°，20°<三角形最小内角<100°。