[发明专利]一种基于有限元的汽车钣金件结构设计方法

说明书

本发明涉及结构设计方法领域，具体涉及一种基于有限元的汽车钣金件结构设计方法，包括以下步骤：S1.定义设计空间及边界条件；S2.拓扑优化得到力传递路径；S3.根据拓扑结果设计零件概念模型。通过本发明提供的汽车零件结构的设计方法，根据零件中力的传递路径进行设计，设计思路更有针对性，确保设计得到的零件能够满足性能要求，设计得到的结构重量轻，零件的性能优于现有的零件。

技术领域

本发明涉及一种结构设计方法，特别是一种基于有限元的汽车钣金件结构设计方法。

背景技术

汽车上的零件具有数目繁多、结构和运行工况复杂的特点。现有技术中，对汽车上的零件进行结构设计时，通常是设计人员根据自己的经验，在现有结构的基础上进行小范围的调整。这种调整往往缺乏针对性，设计的结构受设计人员经验水平的影响较大，甚至可能出现调整后的新结构的不能满足零部件性能要求的情况。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术结构设计方法存在的设计方向盲目的问题，提供一种基于有限元的汽车钣金件结构设计方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于有限元的汽车钣金件结构设计方法，包括以下步骤：

S1.定义设计空间及边界条件；

S2.拓扑优化得到力传递路径；

S3.根据拓扑结果设计零件概念模型。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，在所述步骤S1中，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，确保基础设计空间与零件周围的结构不发生干涉；

S103.前处理；

S104.计算得到初始性能参数。

作为本发明的优选方案，所述步骤S104在Optistruct求解器中进行。

作为本发明的优选方案，在步骤S2中，包括：

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；

S203.设置质量分数约束和最大位移约束；

S204.设置优化目标。

作为本发明的优选方案，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。

作为本发明的优选方案，按如下数据定义拓扑参数：

在步骤S202中：Response_1＝mass,作用区域为整个初始设计空间；

Response_2＝massfrac,作用区域为整个初始设计空间；

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)。

作为本发明的优选方案，按如下数据定义拓扑参数：

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；