大客车轻量化有限元分析_整车优化

ConfidentialJul7,2009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Confidential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Confidential1.1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。子组变量个数车架34地板141侧围84顶盖12Confidential1.1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。Confidential1.1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Confidential原模型优化后总质量1.937E+01T1.879E+01T490kg加权应变能3.1912E+073.0164E+07-5.48%质量下降应变能减少1.1灵敏度分析——整车减薄结果Confidential1.1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Confidential1.1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。Confidential1.1灵敏度分析——变量对加权应变能的灵敏度-8.00E+04-6.00E+04-4.00E+04-2.00E+040.00E+002.00E+044.00E+046.00E+048.00E+041.00E+051.20E+05050100150200250300系列1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。Confidential1.1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。Confidential1.2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%子组原有变量个数现在变量个数车架3424地板141124侧围8444顶盖129Confidential1.2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2Confidential1.2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。Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——优化结果原模型优化后总质量1.937E+01T1.88E+01T490kg加权应变能4.18E+074.01E+07-3.2%Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——车架优化结果车架位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)254954166.552364.5364.51086.5176.552464.5464.51164.518542564.5564.51264.5196.55664.513542043764.514442154886.51554226.55Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——顶盖优化结果车架位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)22.52921.5321.51021.5421.5521.5621.5721.5821.52-20中，2表示序号。20表示厚度变化率。Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——地板优化结果地板位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)233.5723.51222.251722.5322.5832.251322.51822.5422.5923.51422.251922.5522.51021.751522.252022.5632.251121.751622.25Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——地板优化结果地板位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)221.75721.751221.751722321.75821.751332.251832.75422.25921.51421.751932.5521.751032.51521.752033621.751131.51622.5Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——地板优化结果地板位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)252.51221.75333.51321.754221421.55221521.75621.751621.57211722.5821.51821.75952.51921.51021.52021.51121.25Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——地板优化结果地板位置优化前(mm)优化后(mm)位置优化前(mm)优化后(mm)222.51221.25322.51321422.51421.5521.51521.25621.751621.5721.751721.25821.251821.259211921.251021.252021.751121.52122.52221Confidential地板位置优化前(mm)优化后(mm)22232241.5151.5161.5171.518219211.2部分厚度尺寸变量优化分析——地板优化结果Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——侧围优化结果Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——侧围优化结果Confidential1.2部分厚度尺寸变量优化分析——侧围优化结果Confidential1.3部分厚度尺寸变量优化分析——整车强度对比车架弯曲工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前41.357.487.8145.130.438.653.791.3166.933.2优化以后39.669.291.5142.137.136.271.297.1160.943.0L1L2L3L4L5R1R2L1R3R4R5Confidential地板弯曲工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前129.996.8143.3138.5131.6113.8112.1101.9优化以后81.065.6147.4152.6130.7107.5122.4103.6L1L2L3L4L5R1R2R3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Confidential侧围（左）弯曲工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前46.774.188.7119.6124.3优化以后61.891.9125.9109.8113.4L3L5L4L2L1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Confidential侧围（右）弯曲工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前100.87632.264.640.4优化以后130.495.841.680.940.2R5R3R4R2R1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Confidential顶盖弯曲工况位置123优化以前23.223.736.5优化以后24.524.639.51231.3部分厚度尺寸变量优化分析——整车强度对比Confidential车架扭转（左）工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前190.292.383.889.5131.8124.3136.3优化以后193.795.198.2107.5153.8127.6158.5L1L2R1R2L1R3R4R5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Confidential地板扭转（左）工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前163.4123.5143.0156.9140.3123.9127.2118.4优化以后104.7114.1146.7178.9146.7115.6115.9127.6L1L2L3L4L5R1R2R3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Confidential侧围（左）扭转（左）工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前66.9118.5129.998.3100.4优化以后86.9148.7188.891.894.7L3L5L4L2L1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Confidential侧围（右）扭转（左）工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前142.8134.239.755.463.5优化以后197.9172.950.570.563.3R5R3R4R2R1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Confidential顶盖扭转（左）工况位置123优化以前14.518.155.9优化以后14.618.562.11231.3部分厚度尺寸变量优化分析——整车强度对比Confidential车架转弯工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前141.2165.0131.4259.5139.7优化以后138.7159.6142.8247.6139.8L1L2L3L4L1R11.3部分厚度尺寸变量优化分析——整车强度对比Confidential地板转弯工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前113.5149.8104.5173.1145.055.0113.3140.5155.7128.7优化以后98.3114.9149.4196.0150.784.1187.1253.8160.3106.1L1L2L3L4L5R1R4R5R2R3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Confidential侧围（左）转弯工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前51.777.886.1105.7136.8优化以后65.195.4126.9147.5130.2L3L5L4L2L1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Confidential侧围（右）转弯工况位置L1L2L3L4L5R1R2R3R4R5优化以前117.8104.3