申请/专利权人：吉林大学

申请日：2019-12-12

公开（公告）日：2022-09-20

公开（公告）号：CN111046494B

主分类号：G06F30/15

分类号：G06F30/15;G06F30/23

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.09.20#授权;2020.05.15#实质审查的生效;2020.04.21#公开

摘要：本发明涉及一种车身地板设计方法，针对现有利用拓扑优化方法设计的单组件形式车身地板结构形状比较复杂，经济性和工艺可行性差，车身地板可制造性差问题，提供一种基于多组件结构形式的简化车身地板设计方法；包括：1、建立简化车身地板初始设计空间有限元模型；2、建立用于简化车身地板多相惩罚材料插值模型；3、建立多工况下简化车身地板结构优化目标；4、建立简化车身地板结构零件材料成本约束；5、建立简化车身地板结构零件加工成本约束；6、建立多组件结构形式的简化车身地板拓扑优化理论模型；本发明在拓扑优化过程中兼顾考虑到制造约束及在拓扑优化过程中实现多组件形式结构分解，提高拓扑优化所带来的经济效益及优化方案的可行性。

主权项：1.一种基于多组件结构形式的简化车身地板设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立简化车身地板初始设计空间有限元模型；步骤二：建立用于简化车身地板多相惩罚材料插值模型；步骤三：建立多工况下简化车身地板结构优化目标；步骤四：建立简化车身地板结构零件材料成本约束；步骤五：建立简化车身地板结构零件加工成本约束；步骤六：建立多组件结构形式的简化车身地板拓扑优化理论模型；步骤一中所述建立简化车身地板初始设计空间有限元模型，包括以下具体步骤：1简化车身地板结构初始设计空间的离散化处理；首先，建立简化车身地板的初始设计空间；其次，由于车身地板结构的对称性，选取初始设计空间的一半进行结构设计，然后将其进行离散化处理，划分为N个有限元网格；最终，所得到的离散后初始设计空间中共包含2种不同类型的单元，分别命名为结构单元和铰接单元；其中，结构单元是一种大正方形单元，单元尺寸为2LS×2LS；而铰接单元包括2种：一种长方形铰接单元，命名为A类铰接单元，其单元尺寸为2LS×2LJ；一种小正方形铰接单元，命名为B类铰接单元，其单元尺寸为2LJ×2LJ；结构单元包括两个设计变量：单元密度ρi和组件比重分数向量mi；其中，单元密度ρi用来表示该结构单元的有无；组件比重分数向量mi的目的是实现多组件形式的分块，对于由K个组件构成的薄壁梁结构，向量mi包含K个元素，每个元素对应该结构单元在K个组件中的组件比重分数；此外，结构单元的弹性模量设置为ES，铰接单元的弹性模量需要根据相邻的结构单元或铰接单元计算得出；2计算铰接单元的弹性模量；简化车身地板结构离散后设计空间中A类和B类铰接单元分布，其弹性模量分别用EA、EB表示；A类铰接单元位于两个结构单元之间，其几何尺寸为2LS×2LJ，LS为结构单元长边长的一半，LJ为铰接单元短边长的一半；结构单元之间的A类铰接单元，弹性模量计算公式为式1和式2； 其中，ρ1为结构单元1的单元密度，ρ2为结构单元2的单元密度，m1为结构单元1的组件比重分数向量，m2为结构单元2的组件比重分数向量，H为一个K×K的矩阵，主对角线上的元素为ES，其余位置的元素为EJ，ES为结构单元的弹性模量，EJ为表示两个不同组件之间连接强度的弹性模量；B类铰接单元位于四个A类铰接单元之间，其几何尺寸为2LJ×2LJ；结构单元之间的B类铰接单元，弹性模量计算表达式为式3； 其中，ρi为第i个结构单元的单元密度，E13和E24分别为以面对角线上的结构单元1、结构单元3和结构单元2、结构单元4相邻为假设计算所得的虚拟A类铰接单元弹性模量数值，不具有实际意义，只用于构建B类弹性模量表达式。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 吉林大学 基于多组件结构形式的简化车身地板设计方法

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