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刚柔并济 | 揭秘众泰汽车发动机舱盖开发新技能

时间:2019-09-11 来源:熊猫流量小王子

不少消费者购车中,安全往往是需要考量的一个重要性能。汽车的快速普及也给交通安全带来了严峻的考验,而在汽车安全中,除了对驾驶员的保护,对行人的保护更是重要的一块内容。如今汽车企业在新车开发中也会更加注重对作为“弱势群体”的行人采取更多保护措施,把汽车对行人的伤害降到最低。2018版的C-NCAP中,也对安全提出了更高的要求,除了传统碰撞要求外还新增了行人保护,要求在碰撞中对行人造成尽量低的伤害。

当人-机碰撞发生时,人首先接触的一般是发动机盖,因此对汽车发动机盖的研发是汽车安全中很重要的一块内容。此外,发动机盖与翼子板、格栅、大灯的匹配是在车外最容易观察到的部分,其决定了消费者对整车质量的第一印象。很多消费者买车会按按发盖,出外游玩也往往会坐在或者站在发盖上拍照,因此发盖给人直观的感觉就是要够“硬朗”。

作为汽车中的一个较大的部件,在节能减排的趋势下发盖还肩负着减重的任务,而轻量化直接带来的经济效益就是省油。如何在行人保护、发盖硬朗主观感受、发盖减重等性能指标之间平衡成为了工程师新的挑战。

常规的产品开发模式往往是性能不达标反复修改CAD数模,导致开发周期很长;若是结构的基础框架问题较大,推倒重来,消耗的时间、人力、财力等成本就更大。打破传统,CAE提前介入是新思路。然而在概念开发阶段,按照常规CAE 分析方法,无法构建有限元模型,使CAE分析无法开展,不能及时对初始架构进行性能评估。

为了解决这个问题,众泰汽车工程研究院引入一种全新的参数化建模工具SFE concept。利用其灵活的建模方式,凭借有限的输入条件,便可在开发早期搭建发盖概念模型,历经拓扑结构优化、尺寸优化、细节优化等过程完成结构设计。

发盖的外板是由造型风格确定的,而内板的设计就千差万别,各种各样。内板中间的支撑梁布局设计,在很大程度上决定了整个发盖的性能,这就涉及到拓扑优化设计,利用SFE concept软件能够快速建立不同结构形式发盖模型并对不同结构形式进行仿真分析、性能比对、方案比选;利用拓扑优化方法可以自动对传力路径进行解析。在发盖概念设计阶段,集成考虑刚度、模态等性能要求,进行拓扑优化。对结果进一步解读,综合考虑布置、工艺等各方面的因素,确定内板梁的局部为川字型,这样发盖内外板基本定型。

减重方面,粘胶是发盖内板和外板之间的的重要连接,过去涂胶位置往往是设计师根据经验估摸着来,为了进一步提升发盖性能,利用拓扑优化对涂胶位置进行精确解析。根据拓扑优化结果,重新设计涂胶位置后,一阶模态频率提高8.8%,弯曲刚度提升4.9%。在合理的位置设计减重孔不但能减轻发盖重量还可以提高行人保护性能。

最终在拓扑结构形式确定后,行人保护、发盖刚度模态等性能均能满足目标的情况下,实现减重7%,并给出了最佳的设计变量组合方案。在优化驱动设计方法推动下,发盖的各项性能指标均满足目标要求,并且在轻量化水平上达到自主先进水平。从新旧开发模式对比中可以看到,优化驱动设计节省了大量的CAD数据修改过程,实现了性能设计这一目标,扭转了CAE被动性能验证的模式。

随着新技术和材料的发展,塑料发盖、塑料翼子板、塑料后背门、铝制车身等新工艺新材料越来越被重视,必将是行业发展的趋势。众泰汽车一直致力于通过新技术、新材料的使用,通过正向开发的路线和不断提升产品质量,为消费者带来更多优质的汽车产品。




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