本發(fā)明涉及車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋁塑一體結(jié)構(gòu)行李箱蓋板設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著材料科學(xué)的發(fā)展，人們開(kāi)發(fā)出了越來(lái)越多的新型材料，與之相應(yīng)的加工工藝技術(shù)也日趨成熟，這些材料也已經(jīng)開(kāi)始并且越來(lái)越多的應(yīng)用到了汽車(chē)制造的過(guò)程中來(lái)，新型輕質(zhì)材料已經(jīng)成為現(xiàn)在汽車(chē)制造中不可或缺的部分，并且對(duì)車(chē)身及整車(chē)輕量化做出了很大的貢獻(xiàn)。就新型輕質(zhì)材料的使用方法而言，對(duì)現(xiàn)有車(chē)身零部件及總成進(jìn)行輕量化材料替換是最方便快捷的方法。
行李箱蓋板是車(chē)身閉合件的重要組成部分，在汽車(chē)的使用過(guò)程中，行李箱蓋板具有重大的實(shí)用價(jià)值，而對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)而言行李箱蓋板對(duì)整車(chē)剛度及強(qiáng)度影響較小。與此相應(yīng)的，對(duì)其強(qiáng)度、剛度要求也較白車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車(chē)門(mén)等總成低，因此，在行李箱蓋板設(shè)計(jì)過(guò)程中可以更多的從實(shí)用及輕量化方面考慮?？梢砸圆牧咸鎿Q為基本思路，由行李箱蓋板作為車(chē)身外覆蓋件輕質(zhì)材料化的一個(gè)突破口，研究出一套切實(shí)可行的輕質(zhì)材料車(chē)身設(shè)計(jì)的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種鋁塑一體結(jié)構(gòu)行李箱蓋板設(shè)計(jì)方法，以滿(mǎn)足人們對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)輕量化的設(shè)計(jì)需求。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種鋁塑一體結(jié)構(gòu)行李箱蓋板設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：
第一步：輕質(zhì)材料的選取，選取材料編號(hào)為6061的鋁合金為鋁合金制骨架的材料；選定外板材料為pc/pbt合金，內(nèi)板材料為pa66均聚物；
第二步：行李箱蓋板骨架的概念設(shè)計(jì)，包括：
(1)骨架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)：以行李箱蓋外板作為拓?fù)鋬?yōu)化的基結(jié)構(gòu)，對(duì)基結(jié)構(gòu)進(jìn)行5種工況，鎖閂載荷工況、彎曲載荷工況、扭轉(zhuǎn)載荷工況、砰擊載荷工況、按壓載荷工況進(jìn)行分析，找出在各個(gè)工況中變形最大的節(jié)點(diǎn)；
再根據(jù)對(duì)行李箱蓋板原結(jié)構(gòu)的剛度分析結(jié)果可以確定拓?fù)鋬?yōu)化的約束條件，可將本拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題描述為：
設(shè)計(jì)目標(biāo)：體積分?jǐn)?shù)最小化；
設(shè)計(jì)變量：行李箱蓋板單元密度分布；
約束條件：各工況特定節(jié)點(diǎn)位移；
將所有設(shè)置好的參數(shù)提交給optistruct軟件進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算；根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)出的骨架結(jié)構(gòu)；
(2)骨架結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化，對(duì)該骨架結(jié)構(gòu)初始形態(tài)進(jìn)行分析得到其基本性能參數(shù)，找到優(yōu)化的目標(biāo)；對(duì)鋁合金骨架型材的壁厚進(jìn)行尺寸優(yōu)化，該優(yōu)化問(wèn)題可以描述如下：
目標(biāo)：體積最小化；
約束：相關(guān)節(jié)點(diǎn)在特定工況下的最大位移；
設(shè)計(jì)變量：骨架所用型材的厚度；
將優(yōu)化所需的各項(xiàng)參數(shù)在optimization下的size面板中設(shè)置完畢后提交optistruct進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算；
第三步：材料的替換，外板替換為選定的pc/pbt材料，內(nèi)板替換為內(nèi)板材料為pa66均聚物。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為，首先采用逆向工程技術(shù)對(duì)行李箱蓋板的原結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何建模，在幾何模型的基礎(chǔ)上建立行李箱蓋板的有限元模型。再基于原型車(chē)的行李箱蓋板有限元模型，對(duì)原型車(chē)進(jìn)行整車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)cae分析，分析其靜態(tài)剛度、模態(tài)頻率等基本性能，并以這些性能指標(biāo)為目標(biāo)對(duì)行李箱蓋板進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，以行李箱蓋板基本形狀為基礎(chǔ)重新進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，設(shè)計(jì)鋁合金制骨架結(jié)構(gòu)。通過(guò)
本技術(shù)：
的方案可以擴(kuò)展鋁合金、工程塑料等新型輕量化材料在汽車(chē)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。
附圖說(shuō)明
圖1所示為本申請(qǐng)的方法流程示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，本申請(qǐng)中所述的“連接”和用于表達(dá)“連接”的詞語(yǔ)，如“相連接”、“相連”等，其既可以指代某一部件與另一部件直接連接，也可以指代某一部件通過(guò)其他部件與另一部件相連接。
需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
如圖1所示，為一種鋁塑一體結(jié)構(gòu)行李箱蓋板設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：
第一步：輕質(zhì)材料的選取，選取材料編號(hào)為6061的鋁合金為鋁合金制骨架的材料；選定外板材料為pc/pbt合金，內(nèi)板材料為pa66均聚物；
第二步：行李箱蓋板骨架的概念設(shè)計(jì)，包括：
(1)骨架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)：以行李箱蓋外板作為拓?fù)鋬?yōu)化的基結(jié)構(gòu)，對(duì)基結(jié)構(gòu)進(jìn)行5種工況，鎖閂載荷工況、彎曲載荷工況、扭轉(zhuǎn)載荷工況、砰擊載荷工況、按壓載荷工況進(jìn)行分析，找出在各個(gè)工況中變形最大的節(jié)點(diǎn)；
再根據(jù)對(duì)行李箱蓋板原結(jié)構(gòu)的剛度分析結(jié)果可以確定拓?fù)鋬?yōu)化的約束條件，可將本拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題描述為：
設(shè)計(jì)目標(biāo)：體積分?jǐn)?shù)最小化；
設(shè)計(jì)變量：行李箱蓋板單元密度分布；
約束條件：各工況特定節(jié)點(diǎn)位移；
將所有設(shè)置好的參數(shù)提交給optistruct軟件進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算；根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)出的骨架結(jié)構(gòu)；
(2)骨架結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化，對(duì)該骨架結(jié)構(gòu)初始形態(tài)進(jìn)行分析得到其基本性能參數(shù)，找到優(yōu)化的目標(biāo)；對(duì)鋁合金骨架型材的壁厚進(jìn)行尺寸優(yōu)化，該優(yōu)化問(wèn)題可以描述如下：
目標(biāo)：體積最小化；
約束：相關(guān)節(jié)點(diǎn)在特定工況下的最大位移；
設(shè)計(jì)變量：骨架所用型材的厚度；
將優(yōu)化所需的各項(xiàng)參數(shù)在optimization下的size面板中設(shè)置完畢后提交optistruct進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算；
第三步：材料的替換，外板替換為選定的pc/pbt材料，內(nèi)板替換為內(nèi)板材料為pa66均聚物。
其中，在第三步中，還包括確定新結(jié)構(gòu)所用的內(nèi)、外板的厚度的步驟，選擇從自由模態(tài)分析的角度來(lái)確定合適的板厚，
對(duì)內(nèi)、外板的厚度均初步定為3mm，
目標(biāo)：體積最小化。
約束：結(jié)構(gòu)一階整體模態(tài)頻率大于等于55.8hz
設(shè)計(jì)變量：內(nèi)、外板材料厚度；
首先對(duì)新結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元建模，骨架采用尺寸優(yōu)化后的壁厚3mm，對(duì)新的內(nèi)外板賦予材料屬性并設(shè)定其初始壁厚均為3mm，即優(yōu)化的起點(diǎn)，建立的有限元模型。對(duì)新結(jié)構(gòu)的初始形態(tài)進(jìn)行初步分析，得到其自由模態(tài)，確定設(shè)計(jì)變量、響應(yīng)函數(shù)、約束條件后提交optistruct進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，根據(jù)迭代結(jié)果確定厚度。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。