基于拓扑优化的多材料分块车门内板结构设计.docx

DOI:10.19562/j.chinasae.qcgc.2016.02.021

汽车工程

2016年(第38卷)第2期AutomotiveEngineering2016(Vol．38)

No．2

2016042

基于拓扑优化的多材料分块车门内板结构设计

*

干年妃1，冯秋翰1，顾纪超1，张学平

2

(1.湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082;2.湖南猎豹汽车股份有限公司，长沙410014)

［摘要］为降低车门生产成本且使其适当轻量化，本文中提出将车门内板进行分块，使模具小型化，并根据车

门强度需求，内板不同部位选用不同材料，用有限元方法分析其刚度和模态，并与原单一材料车门进行对比。最后

进一步对多材料分块车门内板进行拓扑优化和形貌优化，最终使车门在满足性能要求的条件下，减轻了车门质量，

降低其生产成本

。

关键词:分块车门内板;多材料;拓扑优化;形貌优化;模具小型化;轻量化

StructuralDesignofDividedVehicleDoorInnerPanelwith

Multi-materialBasedonTopologyOptimization

GanNianfeiFengQiuhanGuJichao1，1，

1，1，

1

＆ZhangXueping

2

1.HunanUniversity，StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBody，Changsha410082;

2.HunanLiebaoMotorCo．，Ltd．，

Changsha410014

［Abstract］Toreducetheproductioncostandreasonablylowerthemassofvehicledoor，

aschemeispro-

posedofdividingtheinnerpanelofvehicledoorintoseveralpiecestominiaturizetheirdiesandselectdifferentma-

terialsfordifferentpartsofinnerpanel．Thenitsstiffnessandvibrationmodesareanalyzedbyfiniteelementmethod

andcomparedwithitsoriginalpanelwithsinglematerial．Finallythedividedinnerpanelwithmulti-materialisfur-

thertopologicallyandtopographicallyoptimizedwithitsmasslightenedanditsproductioncostloweredwhilemeeting

itsperformancerequirementsintheend．

Keywords:dividedvehicledoorinnerpanel;multi-material;topologyoptimization;

topographyopti-

mization;dieminiaturization;

lightweighting

产成本高。并且在车门的强度和刚度满足要求的情

前言

况下，有性能富余的材料，这就增大了车门质量，增

加了耗油量和排放。文献［1］中利用Ansys和

LS-

当下，国内外汽车企业都面临着市场竞争激烈，DYNA软件分别分析了高强度钢模块化车门、铝合

利润空间缩小等挑战。为了提高资源利用率，促进金模块化车门、高强度钢框架式车门和铝合金框架

汽车企业可持续发展，控制生产成本就显得尤为重式车门4种车门的性能变化和轻量化可行性。文献

要。而汽车轻量化对降低油耗、减少排放起着重要［2］中基于汽车的侧碰安全性用有限元软件研究了

作用。车身质量每降低100kg，百公里燃油消耗量将车门外板、内板和防撞梁的合理配合。文献［3］中

减少

［］

1

0.3～0.7L

。因而降低生产成本和汽车轻量

基于遗传算法研究了采用拼焊结构车门的轻量化方

化就成了企业亟须解决的问题法。文献［4］中基于灵敏度及尺寸优化研究汽车车

。

目前，国内外车企的车门大多使用整块同材料门轻量化方法。文献［5］中分析了拼焊板成形和液

板材冲