優(yōu)化設(shè)計(jì)在商用車質(zhì)量改進(jìn)中的應(yīng)用

2013-06-04 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

在世界商用車領(lǐng)域,隨著越來越苛刻的汽車法規(guī)不斷更新出臺,再加上消費(fèi)者對汽車質(zhì)量要求越來越高,這些巨大的壓力促使汽車技術(shù)部門工程師不斷尋找各種技術(shù),對產(chǎn)品和系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到期望的產(chǎn)品性能,來滿足汽車法規(guī)和市場需求,本文針對東風(fēng)商用車某些車型駕駛室零件優(yōu)化為例,介紹了運(yùn)用HyperWorks軟件優(yōu)秀的優(yōu)化功能成功為東風(fēng)商用車某些車型實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化,保證了產(chǎn)品質(zhì)量,取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

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關(guān)鍵字:CAE Altair 拓?fù)鋬?yōu)化形貌優(yōu)化

1 拓?fù)鋬?yōu)化功能改進(jìn)東風(fēng)某車型前懸翻轉(zhuǎn)支架
根據(jù)商用車駕駛室乘員保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)(詳見ECE R29)規(guī)定,駕駛室在承受正面擺錘碰撞后,要求駕駛室應(yīng)與車架保持連接。駕駛室前懸翻轉(zhuǎn)支架是擺錘碰撞中最主要受力件,也是駕駛室與車架連接件,它的強(qiáng)度好壞,直接關(guān)系到是否滿足法規(guī)需要。
1.1 駕駛室前懸翻轉(zhuǎn)支架拓?fù)鋬?yōu)化
設(shè)計(jì)要求:駕駛室承受正面擺錘碰撞中,前懸翻轉(zhuǎn)支架最大應(yīng)力水平不應(yīng)超過材料抗拉強(qiáng)度。
問題描述:原始的駕駛室前懸翻轉(zhuǎn)支架現(xiàn)已通過道路和臺架試驗(yàn)驗(yàn)證,但在模擬駕駛室正面擺錘碰撞仿真分析中,存在局部應(yīng)力水平過大的問題,為避免在實(shí)車擺錘碰撞過程中出現(xiàn)問題,需要對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),確保優(yōu)化后的產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)要求。
工況描述:
(1)考慮駕駛室翻轉(zhuǎn)支架承受正面擺錘碰撞沖擊載荷,優(yōu)化后支架最大應(yīng)力水平不應(yīng)超過材料抗拉強(qiáng)度;
(2)考慮汽車在實(shí)際工況(道路和臺架試驗(yàn)工況模擬), 優(yōu)化后支架強(qiáng)度應(yīng)高于或等同于原始方案。
材料屬性:
根據(jù)優(yōu)化模型可以明顯看出材料分布情況,優(yōu)化設(shè)計(jì)出最終方案(如下圖):

(1)支架中間結(jié)構(gòu)為“工”字型橫截面結(jié)構(gòu);
(2)支架中間結(jié)構(gòu)為梯形(下粗上窄)豎截面結(jié)構(gòu);

1.2 計(jì)算結(jié)果:

1.3 結(jié)論:
(1)優(yōu)化后的支架在模擬承受正面擺錘碰撞沖擊作用下,最大應(yīng)力水平為523Mpa,小于材料屈服極限,滿足設(shè)計(jì)要求,現(xiàn)已通過實(shí)車正面擺錘碰撞試驗(yàn)。
(2)在模擬汽車實(shí)際工況仿真中,優(yōu)化后的支架比原方案強(qiáng)度好,滿足設(shè)計(jì)要求。
(3)優(yōu)化后的支架外觀和工藝性均沒有任何問題,質(zhì)量僅僅增加0.14Kg。2 形貌優(yōu)化功能改進(jìn)東風(fēng)某車型雜物盒

車用雜物盒作為一個(gè)很重要的汽車內(nèi)飾件,在實(shí)際使用過程中,經(jīng)常承受各種外界載荷,如,內(nèi)裝雜物的作用力,乘員對其作用力(拉力)。
2.1 車用雜物盒形貌優(yōu)化:
設(shè)計(jì)要求:在車用雜物盒中央位置水平施加3Kg的載荷,要求負(fù)荷部位變形量在10mm以下。
問題描述:原始的車用雜物盒試驗(yàn)反映有些偏軟的缺陷,需對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),以提高其剛度。通過形貌優(yōu)化,合理布置加強(qiáng)筋,重新優(yōu)化設(shè)計(jì)出一款新的雜物盒,來滿足設(shè)計(jì)要求。
工況描述:雜物盒中間位置為剛度最弱的區(qū)域,在此區(qū)域?qū)﹄s物盒施加3Kg的拉力,通過CAE分析,試驗(yàn)來驗(yàn)證經(jīng)過優(yōu)化后的車用雜物盒剛度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

材料屬性:

根據(jù)形貌優(yōu)化結(jié)果,雜物盒外表面加強(qiáng)筋布置輪廓為“︹”型結(jié)構(gòu),考慮產(chǎn)品美觀性,實(shí)用性及工藝,最終優(yōu)化設(shè)計(jì)出新的雜物盒(如下圖)。

2.2 試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果及CAE分析結(jié)果:

2.3 結(jié)論:
    (1)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后的車用雜物盒,負(fù)荷區(qū)最大變形量為9.6mm,滿足設(shè)計(jì)要求,現(xiàn)以通過試驗(yàn)驗(yàn)證;
    (2)優(yōu)化后的車用雜物盒剛度比原始方案提高57%;
    (3)優(yōu)化后的車用雜物盒工藝性,外觀均沒有任何問題,現(xiàn)已裝車。
3 總結(jié)
通過運(yùn)用HyperWorks軟件優(yōu)秀的優(yōu)化功能,為東風(fēng)商用車技術(shù)中心產(chǎn)品研發(fā)提供最有力的質(zhì)量保障,大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,減少高額的試驗(yàn)費(fèi)用,同時(shí)減輕了產(chǎn)品工程師的勞動強(qiáng)度,極大地降低了成本。

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