客車車身結構減重方法
【專利摘要】本發明涉及汽車設計領域，尤其涉及一種輕量化汽車設計方法。一種客車車身結構減重方法，首先輸入模塊接收初始車身結構模型，選用變量參數，并設定客車結構的測試規范、測試條件和輕量化目標；然后處理模塊進行求解，然后通過尋優找出最優化的輕量化車身結構模型；再將輕量化車身結構模型與客車結構測試規范對比，判斷是否符合測試規范，如不符合測試規范則對變量參數進行調整并由處理模塊重新進行求解，直到輕量化車身結構模型滿足來客車結構測試規范；最后輸出輕量化車身結構模型，得到減重后的車身結構模型。本發明可方便設計人員對于車身的優化設計，提高設計效率，節省設計產品所需時間、金錢，降低設計成本，而且還可確保產品安全性的規范。
【專利說明】客車車身結構減重方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車設計領域，尤其涉及一種輕量化汽車設計方法。
【背景技術】
[0002]近幾年來，我國的客車技術和客車產品在使用性能和產品質量上有很大的提高。客車技術標準也在逐漸與國際先進水平接軌。但隨著對能源利用率要求的不斷提高，客車輕量化已成為各大廠商所關心的問題，在合理的輕量化設計下，既可提高燃油經濟性，也可以節省材料降低生產成本。但目前客車輕量化技術還存在以下方面不足，一是沒有一套科學的完整的體系進行輕量化設計，局限于人工經驗及較窄范圍內使用；二是客車輕量化設計缺乏一種實用有效的方法。
[0003]傳統的設計方法有兩種:
1.對一些工況結果進行評估，再根據人工經驗，對可能過設計的結構部位進行優化，受限于工程師的經驗并且可同時處理的設計變量參數數量非常少，很難滿足客車結構輕量化設計要求，需花費較長時間進行分析，往往尋出的結果并非真正的最優解，同時對于人工經驗依賴過高也使得難以形成完整的系統體系流程，無法適應客車結構開發流程；
2.參考其他相似車型的結構材料及厚度，進行客車結構進行減重優化，這種方法局限于需存在高度相似車型，并無法保證是最佳優化設計。
[0004]快速、準確的產品研發能力，才能縮短新產品的研發過程，領先市場地位。如何在整個產品的研發過程中，嵌入科學合理的輕量化設計流程，提高產品的能源經濟性及降低生產成本，已是目前汽車廠商所迫切需要解決的技術重點。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種客車車身結構減重方法，該方法利用最佳化設計流程配合計算機輔助工程軟件，節省設計產品所需的時間、金錢，降低設計成本，而且還可確保產品安全性的規范，實現對車輛科學合理的減重，提高車輛的性能。
[0006]本發明是這樣實現的:一種客車車身結構減重方法，包括以下步驟:首先輸入模塊接收初始車身結構模型，初始車身結構模型中包含各個部件的厚度參數、形狀參數、尺寸參數與使用的材料參數，選用以上參數的I項或多項作為變量參數，并設定客車結構的測試規范、測試條件和輕量化目標；然后處理模塊進行求解，求解過程為處理模塊根據輕量化目標、參數變量范圍及數量按照正交試驗規律形成具有一定數量樣本點的DOE矩陣表，輸入模塊將DOE矩陣表投入到求解器進行計算求解，將計算結果反饋給DOE矩陣表中再進行參數變量靈敏度分析及響應面模型分析，然后通過尋優找出最優化的輕量化車身結構模型；再將輕量化車身結構模型與客車結構測試規范和輕量化目標對比，判斷是否符合測試規范和輕量化目標，如不符合則對變量參數進行調整并由處理模塊重新進行求解，直到輕量化車身結構模型滿足來客車結構測試規范和輕量化目標；最后輸出輕量化車身結構模型，得到減重后的車身結構模型。[0007]所述的處理模塊利用優化工程軟件DEP Meshworks/Morpher, ANSA進行求解。
[0008]所述的初始車身結構模型為利用3D軟件產生車輛輪廓，車輛輪廓包括焊點及結構聯接信息，再將車輛輪廓生成為元素網格，然后將元素網格通過Hypermesh軟件輸出轉換成含有節點、元素坐標相關位置的文字文件。
[0009]所述初始車身結構模型中的參數通過DEP MeshWorks/Morpher軟件進行設置,形成帶有參數變量的初始車身結構模型。
[0010]本發明客車車身結構減重方法利用最佳化設計流程配合計算機輔助工程軟件，仿真分析不同設計，并找出實現零組件最佳化的設計，如此便可大幅方便設計人員對于車身的優化設計，提高設計的效率，節省設計產品所需的時間、金錢，降低設計成本，而且還可確保產品安全性的規范，實現對車輛科學合理的減重，提高車輛的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發明客車車身結構減重方法的流程示意框圖；
圖2為本發明實施例中車輛輪廓元素網格圖；
圖3為本發明實施例中整車結構部件的參數變量標注圖；
圖4為本發明實施例中各個參數變量的靈敏度圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明表述的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0013]實施例1
如圖1所示，一種客車車身結構減重方法，包括以下步驟:首先輸入模塊接收初始車身結構模型，初始車身結構模型中包含各個部件的厚度參數、形狀參數、尺寸參數與使用的材料參數，選用以上參數的I項或多項作為變量參數，所述初始車身結構模型中的參數通過DEP Meshfforks/Morpher軟件進行設置，形成帶有參數變量的初始車身結構模型，并設定客車結構的測試規范、測試條件和輕量化目標；然后處理模塊利用優化工程軟件DEPMeshworks/Morpher, ANSA進行求解,求解過程為處理模塊根據輕量化目標、變量參數的變化范圍及數量按照正交試驗規律形成具有一定數量樣本點的DOE矩陣表，輸入模塊將DOE矩陣表投入到求解器進行求解計算，將計算結果反饋給DOE矩陣表中再進行參數變量靈敏度分析及響應面模型分析，然后通過尋優找出最優化的輕量化車身結構模型；再將輕量化車身結構模型與客車結構測試規范和輕量化目標對比，根據儲存于內存模塊中設定好的客車結構的測試規范和輕量化目標，來分析輕量化車身結構模型與各項變量參數，計算出是否在客車結構的測試規范限制條件下和輕量化目標的范圍內，如不符合則對變量參數進行調整并由處理模塊重新進行求解，在本發明中對變量參數進行調整包括刪除原有變量參數、選擇新的變量參數、調整變量參數的變化范圍，直到輕量化車身結構模型滿足來客車結構測試規范和輕量化目標；最后輸出輕量化車身結構模型，得到減重后的車身結構模型。
[0014]在本發明中，所述的初始車身結構模型為利用3D軟件產生車輛輪廓，車輛輪廓包括焊點及結構聯接信息，再將車輛輪廓生成為元素網格，然后將元素網格通過Hypermesh軟件輸出轉換成含有節點、元素坐標相關位置的文字文件。
[0015]在本發明中，所述的輕量化車身結構模型與客車結構測試規范和輕量化目標對比，是根據儲存于內存模塊中的測試規范與限制條件的設定，來分析輸入模塊所輸入的產品設計模型與各項參數，計算出是否在測試規范與限制條件下的范圍內；例如GBT6792-2009客車骨架的應力和形變測試方法中定義了實驗的設置和測量要求，根據該方法，企業根據工程經驗定義性能，如車身門窗對角線的最大變形量及車身骨架最大應力不高于閾值作為評價車身骨架設計的規范。
[0016]以某一客車的輕量化仿真為例，首先進行輕量化目標的設置，目標為減輕4%的重量，通過產品設計模型，利用CAE產生如圖2所示的車輛輪廓元素網格圖，然后，如圖3所示，將整車結構部件進行參數變量命名并確定參數變量的變化范圍，生成如表I所示的參數變量范圍表；
【權利要求】
1.一種客車車身結構減重方法，其特征是，包括以下步驟:首先輸入模塊接收初始車身結構模型，初始車身結構模型中包含各個部件的厚度參數、形狀參數、尺寸參數與使用的材料參數，選用以上參數的I項或多項作為變量參數，并設定客車結構的測試規范、測試條件和輕量化目標；然后處理模塊進行求解，求解過程為處理模塊根據輕量化目標、參數變量范圍及數量按照正交試驗規律形成具有一定數量樣本點的DOE矩陣表，輸入模塊將DOE矩陣表投入到求解器進行求解計算，將計算結果反饋給DOE矩陣表中再進行參數變量靈敏度分析及響應面模型分析，然后通過尋優找出最優化的輕量化車身結構模型；再將輕量化車身結構模型與客車結構測試規范和輕量化目標對比，判斷是否符合測試規范和輕量化目標，如不符合則對變量參數進行調整并由處理模塊重新進行求解，直到輕量化車身結構模型滿足來客車結構測試規范和輕量化目標；最后輸出輕量化車身結構模型，得到減重后的車身結構模型。
2.如權利要求1所述的客車車身結構減重方法，其特征是:所述的處理模塊利用優化工程軟件 DEP Meshworks/Morpher, ANSA 進行求解。
3.如權利要求1所述的客車車身結構減重方法，其特征是:所述的初始車身結構模型為利用3D軟件產生車輛輪廓，車輛輪廓包括焊點及結構聯接信息，再將車輛輪廓生成為元素網格，然后將元素網格通過Hypermesh軟件輸出轉換成含有節點、元素坐標相關位置的文字文件。
4.如權利要求1所述的客車車身結構減重方法，其特征是:所述初始車身結構模型中的參數通過DEP Meshfforks/Morpher軟件進行設置,形成帶有參數變量的初始車身結構模型。
【文檔編號】B62D65/00GK103434585SQ201310331377
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】蘭志波, 秦超, 洪耀華, 蔣季偉 申請人:上海汽車集團股份有限公司