基于OptiStruct的汽车中央通道加强板优化设计.pdf

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1、第56卷第1期农业装备与车辆工程2018年1月Vol.56No.1AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGJanuary2018doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.01.007基于OptiStruct的汽车中央通道加强板优化设计徐锋，张永亮(200093上海市上海理工大学机械工程学院)[摘要]将碳纤维复合材料（CarbonFiberReinforcedPlastic,CFRP）应用于汽车中央通道加强板，以原金属模型刚度分析的位移结果作为约束条件，使用OptiStruct求解器对复合材料中央通道层合板的铺层厚

2、度进行优化。首先采用自由尺寸优化方法对中通道加强板进行优化设计，获得中通道加强板设计空间的初始样本，从而确定不等厚的铺层设计方案。结构优化中以复合材料的层合板质量为优化目标，以金属结构在轴向压缩、轴向拉伸、侧向弯曲、垂向弯曲、扭转工况等条件下产生的位移量为约束，得到复合材料层合板的铺层优化结果，再通过比对金属材料结构与优化后复合材料层合板结构的刚度和强度，验证优化分析结果满足设计要求。[关键词]碳纤维复合材料；OptiStruct；自由尺寸优化；铺层优化[中图分类号]U463.84[文献标识码]A[文章编号]1673-3142(2018)01-0028-05DesignandO

3、ptimizationofMiddleChannelReinforcementPlateofAutomobileBasedonOptiStructXuFeng,ZhangYongliang(SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)[Abstract]Carbonfiberreinforcedplastic(CFRP)wasappliedtomiddlechannelreinforcementplateoftheautomobile

4、.ThethicknessofthecompositelaminateswasoptimizedbyusingOptiStructsolverbasedondisplacementresultsoftheoriginalmetalmodelstiffnessanalysis.Firstly,freesizeoptimizationmethodisusedtooptimizethemiddlechannelreinforcementplate,andtheinitialsampleofthedesignspaceofthemiddlechannelreinforcedplatei

5、sobtainedtodeterminethedesignschemeofunequalthickness.Instructuraloptimization,themassofthecompositestructureisoptimized,andthedisplacementofthemetalstructureundertheconditionsofaxialcompression,axialstretching,lateralbending,verticalbendingandtorsionistakenastheconstraint.Theresultsshowthat

6、theoptimizationresultscanmeetthedesignrequirementsbycomparingthestiffnessandstrengthofthecompositestructureandtheoptimizedcompositelaminates.[Keywords]carbonfiberreinforcedplastic；OptiStruct；freesizeoptimization；sizeoptimization0引言复合材料，占结构质量的25%~50%。如第4代机中的F22复合材料占结构质量的25%，美国杀复合材料自产生以来,就以其比强

7、度高、比手锏武器B2战略轰炸机占50%，“梦想飞机”B787刚度大、成型工艺性好及可设计性等性能而受到[3][1]用复合材料达50%等。同样复合材料在汽车领航空与航天界的重视。在航空航天结构中，结域前景广泛。碳纤维复合材料的高强抗冲击性和构质量是重要的性能指标之一，减重对提高飞行极佳的能量吸收能力，可以很好地改善汽车的安器的机动性、续航性、节约燃油等都有很大的好全性能。对于新能源汽车而言，轻量化是汽车开处。近几十年来,复合材料在航空结构的使用量发的重要方向之一，轻量化概念引入汽车开发，逐步调