汽车后下部防护设计报告 - 图文

基于HyperMesh 货车后下部防护装置

概念设计报告

姓名：张帅 班级：T1143-5

学号：20110430503 指导老师：李楚琳

货车后下部防护装置概念设计报告

货车后下部防护装置概念设计报告

T1143-5 张帅20110430503

一、设计要求

使用OptiStruct拓扑优化功能对货车后下部防护装置进行概念设计，优化得到的结构不仅重量更轻，且满足所有载荷工况的约束要求。

（GB11567.2-2001）

（图2 建议强度）

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如上图为汽车和挂车后下部防护要求的国家标准，经查阅资料，理想的加载强度如图二：

则货车后下部防护装置的网格及加载位置如图三所示，零件指定约束点（载荷施加的5个点）的合位移，在该点上施加两种载荷后产生 的位移限制为400mm（试验时加载方式为均布静载荷，加载块的宽为200mm，高<=250mm），优化设计目标是尽可能减少设计材料。

二、优化问题描述

目 标：体积最小化

约 束：施加载荷的节点在两种工况下的合位移均小于400mm； 设计变量：单元密度

（图3 网格及加载位置）

此概念设计基于车架尺寸高度为180mm，两车架外侧距离600mm，车厢宽1800，车厢底面距离地面的高度为1200mm，设计安装跨度（前后方向的轮廓）800mm，保险杠尺寸高度为120mm，宽度1800mm，底边距地面高度为400mm。（设计尺寸均满足GB11567.2-2001）

三、优化过程

基本分析过程包括如下内容：将已经建好的模型导入HyperMesh；定义相关的属性、边界条件、载荷、和优化参数后，使用OptiStuct确定材料的最优分布；结果（实体的分布）将以单元密度值从0到1的云图在设计空间中显示，需要加强的区域的密度趋向于1。

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1．读取数据并定义相关属性

定义材料为steel，各项同性（MAT1），弹性模量E=2e+5，泊松比Nu=0.3。创建属性卡片，指定单元属性 。

2．划分网格 鉴于模型外形较为简单，可以采用2D_automesh平移为3D(elem offset)的方式，也可以solid map直接自动划分3D网格。

3. 建立FE模型

该模型在与车架外侧接触的两个面上使用面约束，约束两个面上所有节点的所有自由度。

两个工况对应的两点和三点约束位置如国标要求，大小为建议强度（均布载荷，先分别建立五个rigids，再在五点分别加载）。

表2 力的设定

Collector P1 P2 Magnitude -150,000 -100,000 Axis z-axis z-axis 创建OptiStruct子工况，该工况的约束由load collector中的spc指定，力由load collector中的p1、p2指定。

4. 在HyperMesh中设置Optimization

定义好设计约束：设置p1、p2两个子工况的极限位移为10mm，此位移量远小于国标，符合要求，属于硬质防护。

5. 提交任务

6. 查看结果和后处理

工况 p1结果

（图4 子工况subcase1—p1的29次迭代后位移云图）

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（图5 子工况subcase1—p1的模型变形放大20倍后的图）

工况 p2 结果

（图6 子工况subcase2—p2的29次迭代后位移云图）

（图7 子工况subcase2—p2的模型变形放大20倍图）

（图8 施加所有工况后密度结果静态图）

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（图9 密度（0.05）结果的等值面图）

四、分析

对于p1工况，其最大位移为12.81mm,p2工况最大位移为25.97mm,均在设计允许范围内，施加载荷点位移远小于国标规定的400mm,满足设计要求。

总结

以上是基于HyperWorks 10.0 对货车后下部防护装置概念设计的全过程，图9即为优化的最终结果。这对实际设计有着重要的借鉴意义，在防护装置的支架强化及安装位置的确定起到了重要作用。

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（图9 密度（0.05）结果的等值面图）

四、分析

对于p1工况，其最大位移为12.81mm,p2工况最大位移为25.97mm,均在设计允许范围内，施加载荷点位移远小于国标规定的400mm,满足设计要求。

总结

以上是基于HyperWorks 10.0 对货车后下部防护装置概念设计的全过程，图9即为优化的最终结果。这对实际设计有着重要的借鉴意义，在防护装置的支架强化及安装位置的确定起到了重要作用。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/a1mx.html