HyperWorks 整车轻量化应用
徐自立
2013年8月29日
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优化驱动的设计流程——白车身设计
效果:
概念设计刚度增加一倍,同时质量减少一半
CAD
效率:
3轮分析, 8 周
尺寸和形状优化
设计空间
工业设计造型
拓扑优化
Crash
造型
优化
CAD
NVH
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整车优化分类
优化过程需要综合考虑NVH、crash、疲劳、可成型性等性能
拓扑
尺寸
形貌
拓扑
尺寸
BIW
尺寸
形状
自由
形状
尺寸
形状
HST MDO
HST MDO
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CASE1:荣威550开发
• 汽车工业的激烈竞争要求
• 更快的上市时间
• 最小化开发成本
• 最小化材料使用
成功地利用优化技术是最小化成本和提升性能的关键之一
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荣威550开发
• 在没有完整原型样机测试的情况下在12个月内完成汽车的虚拟设计
• 后续的车辆测试表明CAE的预测具有足够的精度
• 在如此短的时间内使用CAE进行车辆开发的关键因素有:
• 统一的软件包(主要是HyperWorks)
• 广泛使用自动化技术(批处理网格划分,自动报告生成等)
• 大量使用优化技术
• 不仅实现了性能提升和减重,也是大幅缩短开发周期的关键
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荣威550开发
• 每一个阶段开始于同一个完整的
CAE模型
• 各阶段广泛使用前后处理的自动化
功能
• 在设计的早期阶段使用概念优化和
全局优化得到高效的基础结构
• 然后这些基础结构在后续阶段被分
解为各个局部并进行局部性能优化
• 使用优化技术在阶段3的目标已经超
越预定目标,从而在阶段4有更大的
图中Y轴代表crash, NVH和durability 的综合性能
减重空间
CAE驱动的车辆开发流程
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概念设计优化
• 使用Altair OptiStructc对影响整体性能的部分进行结构优化
• 必须满足设计区域约束和载荷工况
• 使用拓扑优化确定材料的最优分布
• 使用形状优化和尺寸优化确定最佳形状和尺寸
前段的拓扑优化结果
对碰撞模型进行
形状和尺寸优化
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全局优化
• 全局优化的目标:在设计的早期阶段找出结构的关键区域
• 提高全局刚度和全局模态性能的关键区域
• 优化的目标是不增加质量的情况下提高全局性能
• 下图的颜色表示对全局贡献的大小: