車身結構模擬與輕量化技術

車身概念優化技術 - C123

傳統的 CAE 方法在概念設計階段內,其計算效率往往沒有足夠的速度來嘗試多種不同的設計方向,而 Altair 開發的 C123 是一種獨特的優化工具與優化流程相結合的概念優化方法,該方法在概念開發階段就能考慮車輛的性能目標,使得概念設計的車身能達到一個比較好的起點,這個過程稱為模擬驅動設計。在 C1 階段,基於 A-class 面,硬點構建設計空間,設定車需要滿足的工況,進行拓撲優化分析,得到較好的設計路徑。在 C2 階段,對截面和接頭進行優化和設計。在 C3 階段,進行詳細優化和設計。利用 C123 的高自由度特點來快速嘗試不同的結構設計或是製造工藝,這種快速反覆運算、探索不同的設計方向,有助於為產品帶來創新設計。

JAGUAR 車身結構優化專案

拓撲優化技術徹底改變了傳統設計方法的不足,使得汽車設計在概念設計階段就能給出車身和零部件合理的材料佈局,減輕結構重量,從而使企業能縮短設計週期、提高產品性能、減少昂貴的樣件生產成本和試驗次數。眾多國外汽車企業均不同程度地採用了拓撲優化技術進行汽車的整體及局部設計。

Altair 協助捷豹(JAGUAR)汽車利用拓撲優化技術,在外觀設計給出造型概念後即對車身本體進行綜合優化,改變了以往性能驗證只能跟隨設計資料發佈後的狀況。最終首輪 CAD 資料經過驗證分後,扭轉剛度提高到參考設計的兩倍,而車身重量卻不到參考設計的一半。這樣在 CAD 設計初期,車身的性能水準與重量已經得到了有效地掌控。

Altair BUSolutions 客車專案

BUSolutions 專案由 Altair 發起,聯合 DOT (美國交通部)和 FTA (聯邦交通局)等機構,是政府與私有企業間研發合作的巨大成就。目前,該項目已經生產出世界上第一輛串聯式液壓混合動力客車 LCO-140H,並已順利通過了設計驗證和性能指標的測試階段,成為當今市場上成本最低、燃油效率最高的混合動力客車。

客車車身的整個設計流程如圖所示,本專案基於全新的設計理念,在概念設計階段定義了設計空間和各種工況後,採用拓撲優化技術對車身結構進行分析,得出最佳的結構設計方案。在詳細設計階段對梁截面進行尺寸及形狀優化,在滿足各種約束條件下達到重量最輕等設計目標,最終得到滿足設計規範的最優結構設計。

車身多學科優化專業工具 - MDO Director

當前,汽車車身結構輕量化需求加劇以及設計研發週期愈發緊湊的現狀使得車企壓力倍增。因此,各大車企迫切需要一種能夠改善產品重量與產品性能平衡關係,快速發掘設計潛力的方法。為了在設計屬性之間找到理想的最優平衡,需要考慮所有相關的設計需求和優化目標。多學科優化(MDO)方法可以通過同時對所有因素的探索而達到上述要求。

Altair 的 MDO Director 是一款全新的軟體工具,它針對具有參數變數的多學科優化問題提供了一套快速建模、計算、後處理以及設計探索的流程。

1. 模型同步