大客车轻量化有限元分析_整车优化.ppt

Jul7,2009,康福德高6129S33有限元分析报告第二阶段优化整车优化部分,草稿,目录,1整车尺寸优化减重1.1厚度尺寸灵敏度分析1.2部分厚度尺寸变量优化分析1.3优化结果与原模型对比1.4薄弱部分加强与二次校核1.5厚度尺寸优化最终结果2拓扑与开孔减重2.1车架与大块板料的拓扑2.2据拓扑结果适当开孔2.3开孔方案与原模型对比2.4强度校核与薄弱部分加强3局部结构分析3.1各类支架-油箱、电瓶框等,1.1灵敏度分析变量,将期望厚度变化相同的零件使用同一属性。如上图同一颜色采用使用同一属性。,整车为不同属性建立变量，共建立270个变量。,1.1灵敏度分析约束与目标,质量减少大于300kg,四种工况加权应变能最小,约束,目标,弹性体受外力作用要发生变形，变形过程的同时外力要作功，并且转变为能量储存于该弹性体中。这种能量称为弹性变形势能，简称变形能。当逐渐卸去外力，弹性体又将所储存的变形能逐渐释放而作功，使变形逐渐消失。可以认为应变能是结构刚度的倒数，当载荷给定后，结构的应变能越小则表示系统的刚度越大。,1.1灵敏度分析整车减薄结果,红色为增加厚度，黄色为厚度不变，黄色以下为减少厚度,质量下降,应变能减少,1.1灵敏度分析整车减薄结果,1.1灵敏度分析车架减薄厚度结果,优化后车架厚度,车架原状态厚度,1.1灵敏度分析弯曲工况车架减薄应力对比,车架原状态应力,优化后车架应力,本页只作为简单对比，可以看出强度变化不是太大。且在许用应力范围之内。,1.1灵敏度分析变量对加权应变能的灵敏度,车架,地板,侧围,顶盖,灵敏度分析可以帮助设计者发现哪些属性对系统性能影响大，从而帮助设计者提出更好的修改建议，进一步优化系统性能。,可以看出对刚度影响较大的子组有车架和顶盖，地板最小。,1.1灵敏度分析部分高灵敏度变量对应零件,将较敏感的变量去掉，不作为优化的对象。剩余变量如上右图对整车刚度影响较小，且较均匀。,如上左图部分对刚度较敏感的零件，都是较长的梁和较大的板，与实际相符。,1.2部分厚度尺寸变量优化分析变量、约束、目标,去掉对刚度较为敏感的变量，剩余201个变量,质量减少300kg以上,四种工况加权应变能最小,约束,目标,变量,应力约束不超过原状态应力10%,1.2部分厚度尺寸变量优化分析变量、约束、目标,去掉对刚度较为敏感的变量，剩余200个变量,质量最小,四种工况加权应变能不增大,约束,目标,变量,应力约束不超过原状态应力10%,优化方案2,1.2部分厚度尺寸变量优化分析优化结果,左侧,右侧,红色为增加厚度，黄色为厚度不变，黄色以下为减少厚度。Lengend表示厚度变化率。,1.2部分厚度尺寸变量优化分析优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析车架优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析顶盖优化结果,2-20中，2表示序号。20表示厚度变化率。,1.2部分厚度尺寸变量优化分析地板优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析地板优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析地板优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析地板优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析地板优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析侧围优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析侧围优化结果,1.2部分厚度尺寸变量优化分析侧围优化结果,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L1,L2,L3,L4,L5,R1,R2,L1,R3,R4,R5,L1,L2,L3,L4,L5,R1,R2,R3,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L3,L5,L4,L2,L1,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,R5,R3,R4,R2,R1,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,1,2,3,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L1,L2,R1,R2,L1,R3,R4,R5,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L1,L2,L3,L4,L5,R1,R2,R3,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L3,L5,L4,L2,L1,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,R5,R3,R4,R2,R1,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,1,2,3,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L1,L2,L3,L4,L1,R1,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L1,L2,L3,L4,L5,R1,R4,R5,R2,R3,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,L3,L5,L4,L2,L1,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,R5,R3,R4,R2,R1,注：红色数字是优化以后应力超过许用应力且有较明显的增大,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,1,2,3,1.3部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比,1.4部分厚度尺寸变量优化分析整车强度对比结论,从优化结果与原模型应力对比可以看出，优化结果的应力分布并没有变化。部分区域应力增加。分别位于车架一处、地板一处、侧围有三处。可以看出第一次尺寸优化结果尚可，下面需要对1.2节的优化厚度进行调整。,难点：并未考虑异型材常用规格。具体厚度的确定需要协商。,1.4二次强度校核与薄弱部分加强整车强度对比结论,分别位于车架有一处、地板有一处、侧围有三处的应力增加较大区域。根据1.3节应力结果再次对1.2节中的厚度数值进行调整。增加应力较大部件的厚度；对应力小的部件进行删减或者再次减小厚度；对不常见的厚度进行圆整。,再次计算后，整车的刚度强度变化如下表。目前项目进展情况可以见下页结论。,1.4二次强度校核与薄弱部分加强现有新方案与原模型指标对比,右此表何以看出，按照目前优化尺寸计算的车架减少质量达546Kg。但是从最大位移变化和应变能变化都减小可以看出，骨架刚度增加。但是强度有所降低。所幸这些应力只是少数几处局部增大，稍许调整即可避免。,1.5尺寸优化最终结果车架减薄方案,26,27,28,29,-186kg,目前优化得到尺寸，需继续调整,1.5尺寸优化最终结果顶盖减薄方案,11,25,1.5尺寸优化最终结果侧围减薄方案,26,1.5尺寸优化最终结果侧围减薄方案,1.5尺寸优化最终结果侧围减薄方案,1.5尺寸优化最终结果地板减薄方案,21,1.5尺寸优化最终结果地板减薄方案,1.5尺寸优化最终结果地板减薄方案,23,1.5尺寸优