基于有限元技术的动力总成悬置支架拓扑优化的研究.docx

DOI:10.19562/j.chinasae.qcgc.2009.04.007

汽?车?工?程

2009年(第31卷)第4期AutomotiveEngineering2009(Vol.31)No.4

2009066

基于有限元技术的动力总成悬置支架拓扑优化的研究

吕兆平,闫剑滔,李宏庚,许文光,尹?亮

(上汽通用五菱汽车股份有限公司,柳州?545007)

[摘要]?建立悬置系统的动力学模型,进行动力学仿真并获得载荷数据。进而应用有限元方法对动力总成悬

置支架进行分析;根据分析结果,使用连续体结构拓扑优化技术对支架模型进行拓扑优化,减轻了悬置支架的质量。

关键词:动力总成悬置支架;动力学仿真;有限元分析;拓扑优化

AStudyonTopologyOptimizationofPowertrainMount

BracketBasedonFiniteElementTechnique

LǜZhaoping,YanJiantao,LiHonggeng,XuWenguang＆YinLiang

SAICGMWulingAutomobileCo.,Ltd.,Liuzhou?545007

[Abstract]?Thedynamicsmodelforpowertrainmountsystemisestablished,andthedynamicssimulationis

conductedwithloadingdataobtained.Thenpowertrainmountbracketisanalyzedusingfiniteelementmethod.

Basedontheresultsofanalysis,acorrespondingcontinuumstructuretopologyoptimizationisperformedonthe

bracket,withthemassofmountbracketreduced.

Keywords:powertrainmountbracket;dynamicssimulation;FEA;topologyoptimization

元所受应力较小,可相应减小密度;如某些单元是关前言

键单元,则可相应增加密度。最后根据单元密度,通

过设定门槛值来调整材料的分配。当某处单元的相

随着汽车工业的快速发展及日益突出的能源问对密度为1,则表示该单元为有材料,应保留或增加

题,对汽车设计提出的新要求是降低其制造成本及该单元(实体),如果相对密度为0,表示该处单元无

提高整车燃油经济性,通过对零部件和整车进行材材料,单元可以删除。这样,优化时就以材料密度为

料优化配置和结构优化设计,可以在不影响其强度

和性能的基础上达到产品的轻量化,以期实现降低

设计变量,使结构的拓扑优化问题转换为材料的最

优分布问题[1-2]。

[1-2]。

制造成本和节能的目标。变速器悬置支架(见图1)是动力总成悬置系统

拓扑优化技术是一种新兴的设计方法,它可以中的安全件和功能件,它的作用是支撑悬置、连接变

在方案设计阶段给出零部件甚至车身原型合理的材速器以及传递作用在动力总成上的一切力和力矩,

料布局,减轻结构质量。通过这项技术,企业能缩短另外,悬置支架的1阶固有频率对车内噪声的影响

设计周期,提高产品性能,减少昂贵的样件生产和整很大,因此,在动力总成悬置系统设计时,应对支架

车测试次数。目前,均匀化法、变厚度法、变密度法的强度和固有频率进行优化设计和试验验证。文中

等方法对于处理平面问题的拓扑优化已日趋成熟。使用Hypermesh及其Optistruct模块,对变速器悬置

变密度法的基本思想是引入一种假想的密度可支架进行前处理和拓扑优化,并对优化前后的悬置

变材料,对结构中每个有限单元赋予内部伪密度支架在各载荷工况下所受应力和前3阶的约束模态

(pseudo-density),然后通过内部伪密度来确定目标进行了比较,验证了优化方案的有效性和可靠性。

函数。设单元密度为0～1之间的某一值,如某些单各工况的载荷数据通过ADAMS软件建立悬置系统

??原稿收到日期为2008年5月23日,修改稿收到日期为2008年9月27日。

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动力学仿真模型,进行仿真分