图5 转向管柱安装支架新设计 形状优化刚度能提高 7.8%。
通过上面转向管柱安装支架的拓扑优化和形状优化的结果,可以看到: 支架两边的材料比较重要,而中间的可以挖减重孔,甚至可以把中间的材料全部去掉;
支架前后过渡越缓,对性能越有利。
根据优化结果,将转向管柱安装支架设计成分体式,见图5,新的设计刚度提高了5%,质量减少了 0.95Kg。 3.2 仪表板骨架在车身上的安装刚度的优化
首先算出现有结构仪表板骨架在车身上的安装刚度值。然后每一个安装点用一个 cbush来模拟,cbush的 x,y,z向的初始刚度分别设置为已经算出的刚度值,不考虑cbush的转动刚度。最后对每一个安装点的cbush的三个方向的刚度值进行优化。
用不考虑转动刚度的cbush来代替车身结构算仪表板骨架刚度,两者的刚度值差别仅有0.7%,这说明用 cbush来模拟是正确的。
本文采用尺寸优化方法优化安装刚度。首先用 DESVAR卡片来定义优化变量,每个安装点,每个方向的初始刚度定义为现有结构计算出的安装刚度,下限定义为 0.5KN/mm,上限定义为 20.0KN/mm。然后用 DVPREL1来定义与优化变量相关的属性,属性是用一个优化变量的函数来定义,定义如下:
P为要优化的属性,Ciw为与优化变量相关的线性比例,DVi为优化变量。本文优化时C0取零,Ci取 1.0。
用DEQATN卡片来定义一个公式,然后用DRESP2卡片定义一个与公式相关的新变量,此变量为所要优化变量之和,此变量用以定义cbush各方向的刚度值的总和。
Table 1安装刚度优化结果 目标是:反映刚度的位移最小;
约束是:cbush各方向的刚度值总和小于初始刚度值总和; 优化参数是:每个 cbush各方向的刚度值。
第一轮优化的约束是全部 33个刚度总和小于 33个初始刚度总和。 第二轮优化,是根据第一轮优化的结果选出 13个刚度值增加的刚度作为优化参数,约束所选 13个刚度总和小于这 13个初始刚度总和。
图6 仪表板骨架在车身上安装点位置
根据优化结果,可以看到当提高G点和I点z向的安装刚度、J点x向和z向刚度时,对仪表板骨架刚度有利。
如果能够把上面提到的初始刚度提高到右表中红色区域所要求的值,则仪表板骨架在车身刚度可提高 13%。 3.3 仪表板骨架各个零件厚度优化 厚度优化采用尺寸优化方法。
目标是:进行优化的各零件质量之和最小;
约束是:反映刚度的位移小于优化前的位移,即性能不降低; 优化参数是:仪表板骨架各个零件厚度。
目标中的质量要用所优化零件的质量和,而不要用总模型的质量和,否则会影响收敛性,优化循环次数会很少,优化不充分。各零件厚度采尺寸优化变量用 DDVAL卡片定义为离散变量,这样结果的可用性更强。
第一轮优化对所有11个零件的厚度进行优化。因为工程上的种种原因,零
件4的厚度不能增加,零件9和11的厚度不能降低,零件7的厚度只能增加到2.0mm。
第二轮优化是零件7的厚度增加到2.0mm后,对除了有更改限制外的其余7个零件进行厚度优化。 优化的结果见表2.
图7 仪表板骨架
表2 厚度优化结果
第一轮优化结果是:质量减少 341g,刚度提高 2.4%。 第二轮优化结果是:质量减小 288g,刚度提高 0.1%。 4 结论
(1) 通过对局部重要结构进行拓扑优化和形状优化,可以寻求到一个质量小,性能高的结构型式;
(2) 通过对安装点的刚度进行尺寸优化,可以知道哪个位置哪个方向的安装刚度比较重要,提高什么位置的安装刚度对性能提高有利;
(3)在设计后期,整个系统的构架已经完成,每个零件的形状以及与周边零件的连接都已经确定,这时可通过对子系统各个零件的厚度进行优化设计,在不降低性能的基础上,进一步减重,达到降低成本的目的。 汽车内饰设计十原则 (转贴)
1.部件的分割设定为单纯的面(分割规则) 2.构成部件的插入感、使P/L看不见的设计(P/L规则) 3.不一体的部件是不同的面的构成(另外的部件的规则) 4.开口部的水平间隙,设定为从目线开始看不见的位置(间隙的规则) 5.设定和临接部件同样的安装基准,使变动变为钝感(安装基准的规则) 6.盖子的开口末端部要有厚感(开口末端的规则) 7.仪表、SW的文字、标志,设定为两眼或单眼能看见(视认的规则) 8.用手按压时有刚性感(刚性的规则)。 9.可动部件的操作力设定为无偏曲点(操作力的规则)
1.部件的分割设定为单纯的面(分割规则)
2.构成部件的插入感、使P/L看不见的设计(P/L规则) 3.不一体的部件是不同的面的构成(另外的部件的规则)
4.开口部的水平间隙,设定为从目线开始看不见的位置(间隙的规则) 5.设定和临接部件同样的安装基准,使变动变为钝感(安装基准的规则) 6.盖子的开口末端部要有厚感(开口末端的规则)
7.仪表、SW的文字、标志,设定为两眼或单眼能看见(视认的规则) 8.用手按压时有刚性感(刚性的规则)。
9.可动部件的操作力设定为无偏曲点(操作力的规则)
10.杂异音的防止对策要放入所有的F试验里(异杂音的规则) 分析:
1.部件的分割设定为单纯的面(分割规则)
原解释:仪表板和门装饰板、仪表板和安全气囊等,分割复杂的面时稍有偏差就很明显, 分割简单的面时即使有偏差也不明显。
评析:分割规则即分缝原则,内饰分缝、表面分缝都存在该问题:将一个部件分割出几个安装件或闭合件,分隔线要在平坦简单的大面上分割,避免跨特征分割,