[发明专利]汽车仪表板横梁尺寸优化设计方法

说明书

本发明公开了一种汽车仪表板横梁尺寸优化设计方法，包括步骤：S1、建立转向系统的有限元分析模型；S2、约束车身侧边界，对优化前的整车状态下转向系统进行模态分析，得到转向系统的典型模态频率；S3、进行钣金件的size优化工作；S4、获得钣金件的灵敏度系数和尺寸优化建议方案；S5、筛选出部分钣金件作为优化对象，进行钣金件的free size优化工作；S6、得到仪表板横梁优化云图，对仪表板横梁的局部位置进行减重，验证优化结果。本发明的汽车仪表板横梁尺寸优化设计方法，可以在满足汽车转向系统模态性能目标前提下，获得重量最轻的仪表板横梁结构。

技术领域

本发明属于汽车领域，具体地说，本发明涉及一种汽车仪表板横梁尺寸优化设计方法。

背景技术

随着国内排放法规及油耗目标的不断严苛要求，汽车各系统都要求在满足系统性能目标的基础上进行轻量化设计。仪表板横梁的结构刚性对于汽车的转向系统模态影响很大，在良好的仪表板横梁结构设计基础上，对仪表板横梁结构件进行料厚优化及挖孔减重，以满足仪表板横梁的重量目标及转向系统的性能目标要求。而现有的汽车仪表板横梁尺寸优化设计方法并不能满足转向系统模态目标下的最优钣金料厚组合，也不能实现减重挖孔位置的合理设置，不能获得重量最轻的仪表板横梁结构。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种汽车仪表板横梁尺寸优化设计方法，目的是在满足汽车转向系统模态性能目标前提下，获得重量最轻的仪表板横梁结构。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：汽车仪表板横梁尺寸优化设计方法，包括步骤：

S1、建立转向系统的有限元分析模型；

S2、约束车身侧边界，对优化前的整车状态下转向系统进行模态分析，得到转向系统的典型模态频率；

S3、选择优化前的仪表板横梁上的钣金件料厚为设计变量，设定钣金件的料厚的上限值和下限值，设定优化约束条件和优化目标，分析钣金件的灵敏度系数，进行钣金件的size优化工作；

S4、获得钣金件的灵敏度系数和尺寸优化建议方案；

S5、基于钣金件的尺寸优化建议方案，进行钣金件的free size(自由尺寸)优化工作，筛选出部分钣金件作为优化对象，设定优化对象的料厚上限值和下限值，设定优化约束条件和优化目标，进行钣金件的free size(自由尺寸)优化工作；

S6、得到仪表板横梁优化云图，对仪表板横梁的局部位置进行减重，并验证优化结果。

所述步骤S2中，转向系统的典型模态频率包括侧向模态频率和垂向模态频率。

所述侧向模态频率为34.6Hz，所述垂向模态频率为38.8Hz。

所述步骤S3中，设定钣金件的料厚的上限值为初始设计料厚的1.3倍，下限值为1.0mm。

所述步骤S3中，设定优化约束条件为整车状态下转向系统的侧向模态频率，优化目标为仪表板横梁的钣金件重量最低。钣金料厚下限值弱低于1.0mm，易产生强度和疲劳风险。

所述步骤S4中，若整车状态下转向系统的侧向模态频率未达到优化约束条件中的目标值，则返回继续执行步骤S3，继续进行钣金件的尺寸优化工作。

所述步骤S5中，设定优化对象的料厚的下限值为0mm，优化对象的上限值为步骤S3中所得的优化建议尺寸，类似钣金结构挖孔减重优化。

所述步骤S5中，设定优化约束条件为整车状态下转向系统的侧向模态频率，优化目标为仪表板横梁的钣金件重量最低。