一种汽车上车体模块化设计实现方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车上车体模块化设计实现方法，包括以下步骤：S1，搭建上车体概念模型；S2，架构模块化；S3,梁系结构模块化；S4,加强件结构模块化；S5,车体接口模块化；S6,断面模块化；S7,构建基于上车体模块平台的性能方案数据库；S8,根据具体车型的需求，基于S7中构建的基于上车体模块化平台的性能方案数据库获得可行方案。本发明专利技术能够有效提高产品形式的可塑性，拓展产品种类，加快新产品的研发、更新速度。速度。速度。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车上车体模块化设计实现方法


[0001]本专利技术涉及汽车，具体涉及一种汽车上车体模块化设计实现方法。

技术介绍

[0002]随着汽车市场竞争加剧，汽车产品不断推陈出新，投放满足客户需求的换代及改款车型成为汽车厂商保持产品竞争力的途径之一。目前，主流品牌厂商基于自身产品布局和研发能力陆续建立平台化技术架构，以兼容同一平台下产品的底盘设计、下车体设计，提升零部件通用化率；但同一平台下不同风格车型(SUV、轿车、跨界车等)的上车体往往需要差异化设计，如SUV上车体高度要求高一些、空间大，轿车上车体高度低一些，相对低趴，跨界车上车体类橄榄球状、尾部设计为溜背造型，这就导致不同风格车型的上车体难以兼容设计。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种汽车上车体模块化设计实现方法，有效提高上车体结构的模块化、标准化、系列化水平，拓展产品种类，加快新产品的研发、更新速度，降低性能设计风险，增加模块化产品共线生产的可行性。
[0004]本专利技术所述的一种汽车上车体模块化设计实现方法，包括以下步骤：
[0005]S1，搭建上车体概念模型；
[0006]S2，架构模块化：在同一下车体技术平台基础上，根据多种不同造型风格车型的上车体造型特征确定上车体概念模型的架构模块，上车体的架构模块包括适用于多种不同造型风格车型的通用架构模块、适用于同一种造型风格车型的选用架构模块以及适用于一个车型的专用构架模块；
[0007]S3,梁系结构模块化：在S2的基础上，搭建多种不同造型风格车型的拓扑模型并进行拓扑优化，根据多种不同造型风格车型的拓扑优化结果，确定通用架构模块中的梁系结构模块，根据同一种造型风格车型的拓扑优化结果，确定选用架构模块中的梁系结构模块，基于平台化下车体和梁系结构模块，制作多个不同造型风格车型的数字样车；
[0008]S4,加强件结构模块化：对多个不同造型风格车型的数字样车进行模态分析，计算和归纳多个不同造型风格车型的数字样车的应变能分布规律，设计适用于多个不同造型风格车型的加强件结构模块；
[0009]S5,车体接口模块化：在S4的基础上，对多个不同造型风格车型的数字样车的上车体上的搭接接口进行优化设计，将优化设计获得的最优方案确定为车体接口模块；
[0010]S6,断面模块化：在S5的基础上，对多个不同造型风格车型的数字样车的上车体上的关键断面进行优化设计，将优化设计获得的最优方案确定为断面模块；
[0011]S7,构建基于上车体模块平台的性能方案数据库：基于S1至S6建立上车体模块化平台，以上车体模块化平台中的各模块的结构参数、厚度参数、材料参数进行质量归一化灵敏度分析并进行设计变量筛选，确定设计变量，以上车体的碰撞性能、NVH性能、耐久性能、
重量为输出变量，搭建包含设计变量和输出变量的多学科设计优化集成流程，通过采样计算分析得到设计变量与输出变量的映射关系，构建出基于上车体模块化平台的性能方案数据库；
[0012]S8,根据具体车型的需求，基于S7中构建的基于上车体模块化平台的性能方案数据库获得可行方案。
[0013]进一步，所述S2中，通用架构模块为上车体前部框架零部件，通用架构模块包括但不限于A柱、A柱下本体、B柱、门槛梁；选用架构模块为上车体后部框架零部件，选用架构模块包括但不限于C柱和D柱；专用构架模块包括但不限于门槛梁、C柱和轮毂这三部分过渡区域零部件。
[0014]进一步，所述S3包括：
[0015]S31，搭建多个不同造型风格车型的统一拓扑模型，以兼顾碰撞安全性能和NVH性能的仿真分析，统一拓扑模型由设计域和非设计域组成，设定下车体为非设计域，保留平台化下车体的有限元模型，设定通用构架模块为设计域I，设定选用架构模块及专用架构模块为设计域II，建立设计域的拓扑模型，设计域的拓扑模型与下车体有限元模型通过共节点的连接方式相匹配和协调，搭建统一拓扑模型；
[0016]S32，在多种不同造型风格车型的统一拓扑模型基础上，针对每一种车型的统一拓扑模型分别对应的集成多种NVH工况，以满足多工况性能为约束条件，以拓扑域体积分数≦25％为优化目标，进行拓扑迭代，并得到有限元拓扑优化结果，借助OptiStruct软件的OSSmooth模块，将拓扑优化设计结果按照单元密度阈值0.3，解释成几何模型；
[0017]S33，根据多种不同造型风格车型的统一拓扑模型的拓扑结果，实现梁系结构的模块化，借助不同造型风格车型的拓扑几何模型，设计人员根据工艺实施性，参考设计域I的几何模型，确定通用架构模块中的梁系结构模块，根据同一造型风格车型的拓扑几何模型，参考设计域II的几何模型，确定选用架构模块及专用架构模块中的梁系结构模块；
[0018]S34，基于平台化下车体和S33中的梁系结构模块，制作多台不同造型风格车型的数字样车。
[0019]进一步，所述S4包括：对S3中的多台不同造型风格车型的数字样车进行模态分析，在有限元后处理软件HyperView中查看模态计算结果，根据振型识别车身弯曲模态、扭转模态的阶次，记录对应的弯曲模态频率f
b
、f
t
；根据模态加权系数、弯扭模态应变能进行非线性叠加，获得综合模态应变能；模态应变能非线性叠加加权系数根据弯扭模态性能目标值f
bg
、f
tg
来制定，设定弯曲模态加权系数为单位量1，则扭转模态加权系数C计算如下：
[0020][0021]对模态应变能非线性叠加结果进行查看，锁定应变能集中区域；根据多台不同造型风格车型的数字样车的应变能分布结果，统计归纳多台不同造型风格车型的数字样车的应变能分布规律，确定一致的加强件位置，设计适用于多种不同造型风格车型的加强件结
构模块。
[0022]进一步，所述S5包括：
[0023]S51、搭接层次实现：基于S4处理后的多台不同造型风格车型的数字样车，借用mopher软件，对各搭接接口钣金重叠面积进行参数化建模；
[0024]S52，接口模块化实现：分别计算各搭接接口在不同搭接层次下相关的碰撞性能、NVH性能、耐久性能以及材料重量，综合接头形式对各性能、成本和重量的影响，确立最优方案，确定为车体接口模块。
[0025]进一步，所述S6包括，在S5的基础上，对多台不同造型风格车型的数字样车的上车体上的关键断面进行优化设计，具体过程为：对同一形式的断面进行碰撞性能分析、断面节点刚度分析和优化，优化约束条件为：碰撞性能≦目标值、节点刚度性能≦目标值，优化目标为：最小化断面零件总质量，经过优化得到同一形式的断面下满足性能要求的最优方案和重量；对比不同形式的断面的最优方案和重量，选择同一性能约束下零部件总质量最小的方案，确认为对应的断面模块。
[0026]进一步，所述S7包括：
[0027]S71，设计参数质量归一化灵敏度分析，基于S2至S6获得的架构模块、梁系结构模块、加强件结构模块和车体接口模块建立上车体模块化平台本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车上车体模块化设计实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，搭建上车体概念模型；S2，架构模块化：在同一下车体技术平台基础上，根据多种不同造型风格车型的上车体造型特征确定上车体概念模型的架构模块，上车体的架构模块包括适用于多种不同造型风格车型的通用架构模块、适用于同一种造型风格车型的选用架构模块以及适用于一个车型的专用构架模块；S3,梁系结构模块化：在S2的基础上，搭建多种不同造型风格车型的拓扑模型并进行拓扑优化，根据多种不同造型风格车型的拓扑优化结果，确定通用架构模块中的梁系结构模块，根据同一种造型风格车型的拓扑优化结果，确定选用架构模块中的梁系结构模块，基于平台化下车体和梁系结构模块，制作多个不同造型风格车型的数字样车；S4,加强件结构模块化：对多个不同造型风格车型的数字样车进行模态分析，计算和归纳多个不同造型风格车型的数字样车的应变能分布规律，设计适用于多个不同造型风格车型的加强件结构模块；S5,车体接口模块化：在S4的基础上，对多个不同造型风格车型的数字样车的上车体上的搭接接口进行优化设计，将优化设计获得的最优方案确定为车体接口模块；S6,断面模块化：在S5的基础上，对多个不同造型风格车型的数字样车的上车体上的关键断面进行优化设计，将优化设计获得的最优方案确定为断面模块；S7,构建基于上车体模块平台的性能方案数据库：基于S1至S6建立上车体模块化平台，以上车体模块化平台中的各模块的结构参数、厚度参数、材料参数进行质量归一化灵敏度分析并进行设计变量筛选，确定设计变量，以上车体的碰撞性能、NVH性能、耐久性能、重量为输出变量，搭建包含设计变量和输出变量的多学科设计优化集成流程，通过采样计算分析得到设计变量与输出变量的映射关系，构建出基于上车体模块化平台的性能方案数据库；S8,根据具体车型的需求，基于S7中构建的基于上车体模块化平台的性能方案数据库获得可行方案。2.根据权利要求1所述的汽车上车体模块化设计实现方法，其特征在于，所述S2中，通用架构模块为上车体前部框架零部件，通用架构模块包括但不限于A柱、A柱下本体、B柱、门槛梁；选用架构模块为上车体后部框架零部件，选用架构模块包括但不限于C柱和D柱；专用构架模块包括但不限于门槛梁、C柱和轮毂这三部分过渡区域零部件。3.根据权利要求1所述的汽车上车体模块化设计实现方法，其特征在于，所述S3包括：S31，搭建多个不同造型风格车型的统一拓扑模型，以兼顾碰撞安全性能和NVH性能的仿真分析，统一拓扑模型由设计域和非设计域组成，设定下车体为非设计域，保留平台化下车体的有限元模型，设定通用构架模块为设计域I，设定选用架构模块及专用架构模块为设计域II，建立设计域的拓扑模型，设计域的拓扑模型与下车体有限元模型通过共节点的连接方式相匹配和协调，搭建统一拓扑模型；S32，在多种不同造型风格车型的统一拓扑模型基础上，针对每一种车型的统一拓扑模型分别对应的集成多种NVH工况，以满足多工况性能为约束条件，以拓扑域体积分数≦25％为优化目标，进行拓扑迭代，并得到有限元拓扑优化结果，借助OptiStruct软件的OSSmooth模块，将拓扑优化设计结果按照单元密度阈值0.3，解释成几何模型；
S33，根据多种不同造型风格车型的统一拓扑模型的拓扑结果，实现梁系结构的模块化，借助不同造型风格车型的拓扑几何模型，设计人员根据工艺实施性，参考设计域I的几何模型，确定通用架构模块中的梁系结构模块，根据同一造型风格车型的拓扑几何模型，参考设计域II的几何模型，确定选用架构模块及专用架构模块中的梁系结构模块；S34，基于平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏永雷，乔厚，李学亮，秦豫川，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：