導(dǎo)語(yǔ)：發(fā)動(dòng)機(jī)罩優(yōu)化設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

1發(fā)動(dòng)機(jī)罩原模型及初始模型提取

本文中，發(fā)動(dòng)機(jī)罩原模型參考日產(chǎn)朗逸旗下某標(biāo)桿車(chē)整車(chē)模型的發(fā)動(dòng)機(jī)罩模型，材料采用鋼材，依據(jù)GMW美國(guó)通用汽車(chē)行業(yè)A級(jí)車(chē)性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，力學(xué)性能良好。將標(biāo)桿車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩模型的包絡(luò)線提取出來(lái)，創(chuàng)建發(fā)動(dòng)機(jī)罩的初始模型后展開(kāi)內(nèi)罩板的優(yōu)化設(shè)計(jì)。初始模型上保留標(biāo)桿車(chē)的部分特征線，附屬的加強(qiáng)板及鎖鉤繼續(xù)沿用標(biāo)桿車(chē)模型。

2基于拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)中將以?xún)?nèi)罩板作為優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)象，設(shè)計(jì)目標(biāo)是使模型符合力學(xué)性能要求，并通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)減輕模型的質(zhì)量。優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，將模擬發(fā)動(dòng)機(jī)罩常見(jiàn)的6種工況，每種工況均有對(duì)應(yīng)的約束和載荷設(shè)置。通過(guò)約束住模型的最大變形量來(lái)保證模型不超過(guò)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(shè)計(jì)中的性能標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，按照標(biāo)準(zhǔn)在指定位置添加約束以及相應(yīng)載荷。因拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化方法的設(shè)計(jì)變量及優(yōu)化過(guò)程不同，為了讓模型在一次分析中接近結(jié)構(gòu)最優(yōu)解，將采用拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化相結(jié)合的分析方法，在基本參數(shù)設(shè)置中定義內(nèi)罩板上兩個(gè)設(shè)計(jì)變量，即拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)變量單元密度值、形貌優(yōu)化設(shè)計(jì)變量形狀變量值。優(yōu)化過(guò)程中內(nèi)罩板上將同時(shí)進(jìn)行兩種優(yōu)化，計(jì)算出符合目標(biāo)的最優(yōu)化模型。其中形貌優(yōu)化關(guān)系到加強(qiáng)筋的分布，而加強(qiáng)筋本身具有不同的截面結(jié)構(gòu)，為了研究加強(qiáng)筋形狀對(duì)模型帶來(lái)的影響，在形貌優(yōu)化中需對(duì)加強(qiáng)筋截面做對(duì)比分析。參考其他車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)罩及汽車(chē)零部件上的加強(qiáng)筋截面形狀，形貌優(yōu)化中將對(duì)矩形、半圓形和梯形等3種截面進(jìn)行分析，對(duì)比其帶來(lái)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(qiáng)筋截面的具體尺寸參數(shù)，具體數(shù)值見(jiàn)圖4，其中截面的厚度預(yù)設(shè)為2mm。由于初始模型結(jié)構(gòu)尚未成型，優(yōu)化設(shè)計(jì)前無(wú)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(jìn)行，采用如下方法來(lái)設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)罩初始模型：參照汽車(chē)制造業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)罩厚度的一般標(biāo)準(zhǔn)值，將外罩板的厚度預(yù)設(shè)為1．2mm，內(nèi)罩板作為一個(gè)片體暫不設(shè)厚度。將兩板之間的空腔內(nèi)填充鋁合金材料實(shí)體，此時(shí)內(nèi)罩板僅僅相當(dāng)于填充實(shí)體的一包絡(luò)面。優(yōu)化過(guò)程中以填充實(shí)體作為優(yōu)化對(duì)象，優(yōu)化結(jié)束后，發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的填充實(shí)體將作為內(nèi)罩板，原內(nèi)罩板則作為一個(gè)包絡(luò)面予以刪除。然后根據(jù)內(nèi)罩板結(jié)構(gòu)在合適位置添加粘膠與外罩板連接，并添加加強(qiáng)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(shè)計(jì)過(guò)程。

3模型力學(xué)性能調(diào)整

為了不影響其他剛度值，力學(xué)性能優(yōu)化調(diào)整的分析對(duì)象設(shè)定為從標(biāo)桿車(chē)上沿用的鎖鉤，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化來(lái)尋找合適的鎖鉤結(jié)構(gòu)，提高鎖鉤剛度。優(yōu)化設(shè)置時(shí)，以鎖鉤工況為優(yōu)化環(huán)境，變形量上限設(shè)置同樣參考GMW通用性能標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)鎖鉤進(jìn)行分析，尋找滿足鎖鉤剛度要求的結(jié)構(gòu)。.

4總結(jié)

本文以發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)罩板為設(shè)計(jì)對(duì)象，采用了拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化相結(jié)合的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以鋁合金為材料，依據(jù)GMW通用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出了質(zhì)量輕于標(biāo)桿車(chē)、基本力學(xué)性能良好的發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)罩板模型。分析中涉及到的優(yōu)化方法對(duì)于汽車(chē)其他零部件的正向設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

作者:謝暉李全單位:湖南大學(xué)