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车身概念设计智能CAE关键技术的研究

张红哲  
【摘要】: 概念设计阶段是车身结构设计中保证结构性能的重要阶段,在概念设计阶段中所产生的设计缺陷往往不能在以后的设计中加以弥补。本文研究了一种全新的智能CAE综合分析技术,提出了“基于车身结构概念设计的智能CAE技术”方法,研究并实现了该方法中的若干关键技术。该技术可为车身有限元理论建模和结构修改更加“智能化”提供顺畅的、无缝联接的具有复杂产品知识表示和工程化数据管理功能的设计平台。同时构建了用于车身强度、刚度和低阶模态频率分析的集参数化快速建模、结构设计分析和优化为一体的“智能化”设计平台——车身结构概念设计智能CAE系统(以下简称CVD-ICAE)。 论文分析了概念设计阶段车身结构设计的特点,提出了基于车身结构概念设计智能CAE技术的理论和方法,实现了面向车身结构概念设计全过程的“分析驱动设计”技术,描述了设计系统的主要结构和总体功能,介绍了采用模板的方法快速建立车身几何结构的方法;提出并实现了构建车身概念设计有限元分析模型的准则和方法,通过对于车身焊点形式和接头模拟方式的研究,构建了精细化的车身分析概念模型,使得在车身概念设计阶段预估和评价车身结构性能成为可能;结合汽车行业需求,提出并实现了基于COM组件的车身梁断面数据库,不但支持车身概念分析模型建模,而且可独立使用,用于保存以往的断面设计信息,还支持梁的断面形状优化功能,帮助设计者设计最优的断面形状;论文研究了在车身概念设计阶段接头模型的分析模型的实现方法,提出并实现了接头的参数化定义和智能化预估的具体方法,提高了车身结构概念设计分析模型的计算精度。建立了车身接头实例库模块,用于车身结构概念设计系统中的接头设计和分析;在CVD-ICAE系统中研究实现了基于车身刚度和模态工况的多目标优化算法,开发了相应的软件模块;论文最后通过某具体车身的详细分析模型和CVD-ICAE系统的概念分析模型的计算结果对比,验证了CVD-ICAE的正确性和有效性。


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