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DOI:10.19562/j.chinasae.qcgc.2016.02.021
汽车工程
2016年(第38卷)第2期AutomotiveEngineering2016(Vol.38)
No.2
2016042
基于拓扑优化的多材料分块车门内板结构设计
*
干年妃1,冯秋翰1,顾纪超1,张学平
2
(1.湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙410082;2.湖南猎豹汽车股份有限公司,长沙410014)
[摘要]为降低车门生产成本且使其适当轻量化,本文中提出将车门内板进行分块,使模具小型化,并根据车
门强度需求,内板不同部位选用不同材料,用有限元方法分析其刚度和模态,并与原单一材料车门进行对比。最后
进一步对多材料分块车门内板进行拓扑优化和形貌优化,最终使车门在满足性能要求的条件下,减轻了车门质量,
降低其生产成本
。
关键词:分块车门内板;多材料;拓扑优化;形貌优化;模具小型化;轻量化
StructuralDesignofDividedVehicleDoorInnerPanelwith
Multi-materialBasedonTopologyOptimization
GanNianfeiFengQiuhanGuJichao1,1,
1,1,
1
&ZhangXueping
2
1.HunanUniversity,StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody,Changsha410082;
2.HunanLiebaoMotorCo.,Ltd.,
Changsha410014
[Abstract]Toreducetheproductioncostandreasonablylowerthemassofvehicledoor,
aschemeispro-
posedofdividingtheinnerpanelofvehicledoorintoseveralpiecestominiaturizetheirdiesandselectdifferentma-
terialsfordifferentpartsofinnerpanel.Thenitsstiffnessandvibrationmodesareanalyzedbyfiniteelementmethod
andcomparedwithitsoriginalpanelwithsinglematerial.Finallythedividedinnerpanelwithmulti-materialisfur-
thertopologicallyandtopographicallyoptimizedwithitsmasslightenedanditsproductioncostloweredwhilemeeting
itsperformancerequirementsintheend.
Keywords:dividedvehicledoorinnerpanel;multi-material;topologyoptimization;
topographyopti-
mization;dieminiaturization;
lightweighting
产成本高。并且在车门的强度和刚度满足要求的情
前言
况下,有性能富余的材料,这就增大了车门质量,增
加了耗油量和排放。文献[1]中利用Ansys和
LS-
当下,国内外汽车企业都面临着市场竞争激烈,DYNA软件分别分析了高强度钢模块化车门、铝合
利润空间缩小等挑战。为了提高资源利用率,促进金模块化车门、高强度钢框架式车门和铝合金框架
汽车企业可持续发展,控制生产成本就显得尤为重式车门4种车门的性能变化和轻量化可行性。文献
要。而汽车轻量化对降低油耗、减少排放起着重要[2]中基于汽车的侧碰安全性用有限元软件研究了
作用。车身质量每降低100kg,百公里燃油消耗量将车门外板、内板和防撞梁的合理配合。文献[3]中
减少
[]
1
0.3~0.7L
。因而降低生产成本和汽车轻量
基于遗传算法研究了采用拼焊结构车门的轻量化方
化就成了企业亟须解决的问题法。文献[4]中基于灵敏度及尺寸优化研究汽车车
。
目前,国内外车企的车门大多使用整块同材料门轻量化方法。文献[5]中分析了拼焊板成形和液
板材冲
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