導語：發(fā)動機罩優(yōu)化設計論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1發(fā)動機罩原模型及初始模型提取

本文中，發(fā)動機罩原模型參考日產(chǎn)朗逸旗下某標桿車整車模型的發(fā)動機罩模型，材料采用鋼材，依據(jù)GMW美國通用汽車行業(yè)A級車性能標準設計，力學性能良好。將標桿車發(fā)動機罩模型的包絡線提取出來，創(chuàng)建發(fā)動機罩的初始模型后展開內(nèi)罩板的優(yōu)化設計。初始模型上保留標桿車的部分特征線，附屬的加強板及鎖鉤繼續(xù)沿用標桿車模型。

2基于拓撲優(yōu)化和形貌優(yōu)化的優(yōu)化設計方法

設計中將以內(nèi)罩板作為優(yōu)化設計對象，設計目標是使模型符合力學性能要求，并通過合理的結構減輕模型的質量。優(yōu)化設計過程中，將模擬發(fā)動機罩常見的6種工況，每種工況均有對應的約束和載荷設置。通過約束住模型的最大變形量來保證模型不超過指定的最大剛度值。最大變形量的位置以及約束上限值可參照GMW通用設計中的性能標準設置，按照標準在指定位置添加約束以及相應載荷。因拓撲優(yōu)化和形貌優(yōu)化方法的設計變量及優(yōu)化過程不同，為了讓模型在一次分析中接近結構最優(yōu)解，將采用拓撲優(yōu)化和形貌優(yōu)化相結合的分析方法，在基本參數(shù)設置中定義內(nèi)罩板上兩個設計變量，即拓撲優(yōu)化設計變量單元密度值、形貌優(yōu)化設計變量形狀變量值。優(yōu)化過程中內(nèi)罩板上將同時進行兩種優(yōu)化，計算出符合目標的最優(yōu)化模型。其中形貌優(yōu)化關系到加強筋的分布，而加強筋本身具有不同的截面結構，為了研究加強筋形狀對模型帶來的影響，在形貌優(yōu)化中需對加強筋截面做對比分析。參考其他車的發(fā)動機罩及汽車零部件上的加強筋截面形狀，形貌優(yōu)化中將對矩形、半圓形和梯形等3種截面進行分析，對比其帶來的效果。根據(jù)內(nèi)罩板的尺寸及內(nèi)罩板與外罩板之間的間距，合理確定加強筋截面的具體尺寸參數(shù)，具體數(shù)值見圖4，其中截面的厚度預設為2mm。由于初始模型結構尚未成型，優(yōu)化設計前無法確定其內(nèi)板和外板間粘膠的連接位置，為了保證優(yōu)化順利進行，采用如下方法來設置發(fā)動機罩初始模型：參照汽車制造業(yè)發(fā)動機罩厚度的一般標準值，將外罩板的厚度預設為1．2mm，內(nèi)罩板作為一個片體暫不設厚度。將兩板之間的空腔內(nèi)填充鋁合金材料實體，此時內(nèi)罩板僅僅相當于填充實體的一包絡面。優(yōu)化過程中以填充實體作為優(yōu)化對象，優(yōu)化結束后，發(fā)生結構變化的填充實體將作為內(nèi)罩板，原內(nèi)罩板則作為一個包絡面予以刪除。然后根據(jù)內(nèi)罩板結構在合適位置添加粘膠與外罩板連接，并添加加強板及鎖鉤部件。最后在內(nèi)、外板邊界上生成翻邊后完成優(yōu)化設計過程。

3模型力學性能調整

為了不影響其他剛度值，力學性能優(yōu)化調整的分析對象設定為從標桿車上沿用的鎖鉤，通過拓撲優(yōu)化來尋找合適的鎖鉤結構，提高鎖鉤剛度。優(yōu)化設置時，以鎖鉤工況為優(yōu)化環(huán)境，變形量上限設置同樣參考GMW通用性能標準。通過對鎖鉤進行分析，尋找滿足鎖鉤剛度要求的結構。.

4總結

本文以發(fā)動機罩內(nèi)罩板為設計對象，采用了拓撲優(yōu)化和形貌優(yōu)化相結合的優(yōu)化設計方法，以鋁合金為材料，依據(jù)GMW通用標準設計出了質量輕于標桿車、基本力學性能良好的發(fā)動機罩內(nèi)罩板模型。分析中涉及到的優(yōu)化方法對于汽車其他零部件的正向設計具有一定的參考價值。

作者:謝暉李全單位:湖南大學