基于灵敏度及尺寸优化的汽车车门轻量化.docxVIP

DOI:10.13952/j.cnki.jofmdr.2013.06.033

第29卷第6期机械设计与研究

Vol．29No．6

2013年12月Dec．，

MachineDesignandＲesearch2013

文章编号:1006-2343(2013)

06-112-04

基于灵敏度及尺寸优化的汽车车门轻量化

叶盛，辛勇

(南昌大学机电工程学院，南昌330031，E-mail:yes2012ncu@sina．com)

摘要:以国产某小车车门为研究对象，建立车门有限元模型，对车门进行垂直、侧向刚度分析，并进行自

由模态分析和模态试验，验证模型的有效性。计算各部件对车门刚度和一阶模态的灵敏度，确定敏感区域。基

于灵敏度分析方法，以车门质量最小为目标函数，在保证车门刚度和一阶模态频率不降低的前提下，结合尺寸

优化设计方法优化车门各部件厚度。优化结果表明，车门下沉刚度提高了12．03%，水平刚度提高了1．04%，

一阶模态频率提高了0．2Hz，车门的总质量下降了4．74%，达到了良好的轻量化效果

。

关键词:车门;灵敏度;尺寸优化;轻量化

中图分类号:U463文献标识码:

A

ＲesearchontheLightweightofVehicle

DoorBasedonSensitivityandSizeOptimization

YeSheng，

XinYong

(SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，China)

Abstract:Takingavehicledoorofacertainhome-madecarasresearchsubject，

itsfiniteelementmodelisestab-

lished．Analyzingitsverticalstiffness，lateralstiffnessandmodal，

themodalvalueiscomparedwithtesttoensurethe

modeleffectiveness．Calculateeachpartsensitivityofstiffnessandmodaltodeterminethesensitiveregion．Basedon

sensitivityanalysis，

theminimumdoormassisdefinedastheobjectivefunction．Underthepreequisiteofemsuringaof

goodstiffnessandmodal，

sensitivityanalysismethodwithsizeoptimizationiscombinedtooptimizeeachcomponent＇s

thickness．Theoptimizationshowthat，theverticalstiffnessisincreasedby12．03%，

lateralstiffnessisincreasedby

1．04%andthefirstordermodalisenhancedabout0．2Hz．Atthesametimethetotalmassisreducedabout4．74%．

Therefore，

thelightweightdesigninthispaperiseffective．

Keywords:vehicledoor;sensitivity;sizeoptimization;

lightweight

由于环境的污染越来越严重，减少排放量节约燃料是当性等具有重要意义。所以，在同时满足刚度和固有模态频率

前汽车领域一个十分迫切的问题，因此对车辆减重是机械工要求的情况下，最大限度地减轻车门质量是车门设计的重要

程中一个很重要的领域

［］

1

。研究表明，汽车重量每减少

内容。灵敏度分析是结构修改和优化设计的重要方法之一，

10%，就可以节油

［］，汽车整备质量每减少

2、3

5%～8%

100

可成倍地提高优化效率。作者以某国产小车前车门为

［，］

78

kg，百公里油耗可降低

0．3～0．7升

［

］;在温室效应方面，汽

4

例，采用灵敏度分析方法，在保证车门刚度和一阶自由模态

车重量每减轻