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10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.24.049
基于梁截面几何特性参数的白车身结构优化设计
赵永宏，陈东，袁焕泉，耿富荣，熊志华，汪芳胜
（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）
摘要：文章建立了基于梁截面几何特性参数的参数化车身概念模型，提出车身刚度相关性系数对梁与壳单元转换
产生的精度误差进行修正。同时，引入Kuhn-Tucker约束条件，以梁的质量最小值为目标函数，车身弯曲、扭转刚
度目标值为约束函数，输出最优的梁截面几何特性参数结果，进而确定截面形状及其几何尺寸。另外，对各车身梁
结构的性能贡献度进行了分析，在满足车身扭转、弯曲刚度性能目标的基础上，对参考车型结构进行优化，使得车
身减重36.4kg，减轻率为11.9%。
关键词：车身；参数优化；性能；梁结构
中图分类号：U462文献标识码：B文章编号：1671-7988(2018)24-135-05
Optimizationofcar-bodystructuresbasedonthecharacteristicparameters
ofbeamstructures
ZhaoYonghong,ChenDong,YuanHuanquan,GengFurong,XiongZhihua,WangFangsheng
(GuangzhouAutomobileGroupCo.,LtdAutomotiveEngineeringInstitute,GuangdongGuangzhou511434)
Abstract:Inthispapertheparametrictechniqueisutilizedfortheconceptualdesignandoptimizationofcarbodywith
stiffnessanalysis.Accordingtothefiniteelementtheorythereferencecarbodyisparameterizedusingbeamelements.The
correlationcoefficientofstiffnessisdefinedtomodifytheprecisionofcomputationalmodel.Intheoptimizationprocess,the
minimummassisdefinedasobjectivefunction,valuesoftheflexuralandtorsionalstiffnessareregardedastheconstraint
functions.Then,withtheKuhn-Tuckerconditiontheoptimalparametersofgeometriccharacteristiccanbeobtainedforthe
determinationofshapesandsizesofbeamcrosssections.Besides,theeffectofbeamstructuresonperformancesofcarbody
isanalyzedindetailandaftertheoptimizationthemassdecreasesby11.9%(36.4kg).
Keywords:Car-body;parametricoptimization;performance;beam
CLCNO.:U462DocumentCode:BArticleID:1671-7988(2018)24-135-05
阶段的开发进程[3-4]。因此，在车身概念设计中，基于车身性前言
能目标的定义，梁的结构优化显得尤为重要。
关于车身概念设计阶段梁结构的优化设计研究层出不
在车身概念设计阶段，有针对性地控制车身结构力学性
穷，涌现了多种优化模型和设计方法。Nishigaki等人开发了
能（刚度、模态等），可以极大程度地提高设计的可靠性、缩
短车身开发周期[1-2]。作为主要的承载构件，车身结构中梁的
占比最大，其结构设计的合理与否更是直接影响着车身后续
FirstOrderAnalysis系统，用于简化车身梁、接头结构的性能
优化分析[5-6]。德国SFE公司采用隐式参数化技术开发了
SFE-CONCEPT商业软件，通过建立几何、网格一体化模型，
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