車身動態設計最佳化中的快速CAE方法

《車身動態設計最佳化中的快速CAE方法》是依託吉林大學，由李正光擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：車身動態設計最佳化中的快速CAE方法
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李正光
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

在汽車產品的研發過程中，CAE分析已經成為不可或缺的必須步驟。對於車身這樣的單元數目達到數十萬甚至上百萬的大型複雜結構，其設計最佳化中的絕大部分資源和時間消耗在對參數的靈敏度分析和反覆使用有限元方法對新修改的車身結構進行動力學評估上。針對車身結構在動態設計、最佳化和研發中，因其有限元模型修改而產生CAE計算周期長、耗時偏多等嚴重製約整車開發進程的問題，本課題擬採用基於預條件技術的重分析方法進行研究。探索利用車身結構修改前初始分析獲得的剛度分解、模態參數等信息，設計高效高精度算法來快速求解修改後車身結構的回響，使得計算時間顯著減少。本課題將研究車身設計最佳化中快速CAE分析計算方法，編寫出相應的程式模組並與流行商業CAE軟體做無縫連線。研究成果可以提高傳統汽車動態設計、最佳化速度，縮短整個車身研發周期從而降低開發成本。研究成果還可以套用到汽車可靠性分析等其它領域。

結題摘要

在汽車產品的研發過程中，CAE分析已經成為不可或缺的必須步驟。對於車身這樣的單元數目達到數十萬甚至上百萬的大型複雜結構，其設計最佳化中的絕大部分資源和時間消耗在對參數的靈敏度分析和反覆使用有限元方法對新修改的車身結構進行力學評估上。針對車身結構在動態設計、最佳化和研發中，因其有限元模型修改而產生CAE計算周期長、耗時偏多等嚴重製約整車開發進程的問題，本項目採用了包括預條件技術等的多種重分析方法對其進行研究。首先,對於結構修改沒有發生自由度改變的情形，我們發展了預條件方法，利用結構修改的主次要矛盾特性，構造了新型預條件運算元，提高了預條件運算元的有效性。其次,對於車身等結構修改中發生結構自由度增加情形，我們發展了一種精確求解方法，將結構修改矩陣與原結構相關聯部分表示成秩一修改矩陣的和，之後利用每一個秩一修改得到結構增加自由度修改後的精確解。第三,對於汽車CAE分析中具有約束修改的情形，我們提出了一種適合各種結構支撐約束（包括初始結構中的約束）修改的快速重分析算法，該方法利用支撐修改後對應剛度矩陣的對稱性，有效縮減了計算量。我們還提出了一種適用於沿著坐標軸方向施加約束的精確重分析方法。通過以上三個方面我們對車身結構涉及到的自由度增加、減少及不變情形給出了重分析方法，提高了CEA分析速度。此外，我們還基於物理測量的振動信息，建立了使用廣義柔度矩陣與自然頻率變化來確定結構剛度減少的一個方法。