[发明专利]一种基于有限元的汽车钣金件结构设计方法

权利要求书

1.一种基于有限元的汽车钣金件结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.定义设计空间及边界条件；具体包括以下步骤：

S101.获取设计硬点及边界条件；

S102.定义基础设计空间；

S103.前处理；

S104.计算得到初始性能参数；

S2.拓扑优化得到力传递路径；

S201.定义单元尺寸；

S202.设置质量响应变量、质量分数响应变量和位移响应变量；

在步骤S202中：Response_1＝mass,作用区域为整个初始设计空间，用于设置质量响应变量；

Response_2＝massfrac,作用区域为整个初始设计空间，用于设置质量分数响应变量；

Response_n＝static displacement,作用区域为所有硬点所在的节点，其中n＝1,2,3,…，i，用于针对所有硬点设置位移响应变量；

S203.设置质量分数约束和最大位移约束；

在步骤S203中：Deconstraints选项中对Response_2约束lower bound，该参数为目标质量与初始设计空间质量的比值，用于设置质量分数约束，让拓扑优化结构收敛于所设定的约束范围内；

Dconstraints选项中对Response_n约束uper bound，其中n＝1,2,3,…i,该参数为各工况中响应点的最大位移的5-20倍,Loadsteps＝all，用于设置最大位移约束；

S204.设置优化目标；

在步骤S204中，设置Min-response＝mass，用于将“质量最小”设定为优化目标；

S3.根据拓扑优化结果设计零件概念模型；

S301.对所述拓扑优化结果进行分区离散；

在所述步骤S301中，分区离散是指，根据单元密度分布及硬点分布状态对拓补优化结构进行分区得到局部特征区域，使每个局部特征区域包含若干个设计硬点；

S302.基于拓扑后的单元密度进行抽象拟合；

根据各个硬点周围的单元密度分布状态，忽略细小、容易引起歧义、断开的拓补结构特征，将单元密度大，无细小或断开的局部特征区域作为结构设计的参考对象；拓扑结果显示基础设计空间中某一处的单元密度较大，则根据该处的力传递方向确定采用的基础特征；将板、管、梁基础特征组合，从而在各个局部特征区域内得到与优化结果所显示的刚度吻合的钣金结构；

S303.采用基础结构及其组合提供所需要的刚度，拟合各个分区中的基础结构组合，得到零件整体的概念模型。

2.根据权利要求1所述的基于有限元的汽车钣金件结构设计方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，还包括以下步骤：

S4.验证零件概念模型是否符合性能要求。

3.根据权利要求1所述的基于有限元的汽车钣金件结构设计方法，其特征在于，所述步骤S104在Optistruct求解器中进行。

4.根据权利要求1所述的基于有限元的汽车钣金件结构设计方法，其特征在于，按如下数据定义拓扑参数：

在步骤S201中：Parameters选项中mindim尺寸为基础单元尺寸的0.3-0.5倍,maxdim尺寸为基础单元尺寸的4-6倍。