(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211262988.X (22)申请日 2022.10.14 (71)申请人 四川野马汽车股份有限公司 地址 610100 四川省成 都市成都经济技 术 开发区(龙泉驿区)北京路625号 (72)发明人 周杨宇　李娟民　伍太松　 (74)专利代理 机构 北京正华智诚专利代理事务 所(普通合伙) 11870 专利代理师 王玲玲 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种白车身截面优化的车身轻量化设计方 法 (57)摘要 本发明公开了一种白车身截面优化的车身 轻量化设计方法， 属于白车身设计技术领域， 包 括如下步骤： 对基础车型构建基础车型有限元模 型； 得到基础车型有限元模型的各断面的各向宽 度尺寸和宽度尺寸的变化范围； 利用优化拉丁方 的方法， 得到若干待用白车身的DOE矩阵； 基于响 应面近似模型， 构建灵敏度分析函数； 对各待用 白车身DOE矩阵进行灵敏度分析， 得到灵敏度分 析结果； 获取目标宽度尺寸； 基于序列二次规范 法， 对基础车型有限元模型进行三轮优化分析， 完成白车身截面优化的车身 轻量化设计； 本发明 解决了白车身设计过程中缺乏考虑主要截面对 弯扭刚度、 模态以及质量的影响， 导致设计开发 流程过长， 且设计成本和验证成本过高的问题。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 115525975 A 2022.12.27 CN 115525975 A 1.一种白车身截面优化的车身轻量 化设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 选择任一车 型作为基础车 型， 并对基础车 型构建基础车 型有限元模型； S2、 基于基础车型有限元模型， 得到基础车型有限元模型的各断面的各向宽度尺寸和 宽度尺寸的变化范围； S3、 基于各向宽度尺寸、 宽度尺寸的变化范围和优化拉丁方的方法， 得到若干待用白车 身的DOE矩阵； S4、 基于断面的弯 曲刚度、 扭转刚度、 弯曲模态和扭转模态和响应面近似模型， 构建灵 敏度分析函数； S5、 利用三维响应面函数图和灵敏度分析函数对各待用白车身DOE矩阵进行灵敏度分 析， 得到各待用白车身的灵敏度分析 结果； S6、 选取各待用白车身的灵敏度分析结果中断面的宽度尺寸影响度 大于预设阈值的断 面的宽度尺寸， 作为目标宽度尺寸； S7、 基于序列二次规范法， 并利用目标宽度尺寸对基础车型有限元模型进行三轮优化 分析， 完成白车身截面优化的车身轻量 化设计。 2.根据权利要求1所述的白车身截面优化的车身轻量化设计方法， 其特征在于， 所述基 础车型有限元模 型包括下A柱断面SL6、 后纵梁断面SL7、 上A柱断面SL8、 风挡边梁断面SL12、 前顶盖边梁断面SL13、 上B柱断面SL15、 上C柱断面SL16、 下B柱断面SL17、 门槛梁断面SL20、 后顶盖边梁断面SL32、 顶盖前横梁断面B3、 顶盖后横梁断面B5和尾门下横梁断面B9， 共13个 断面。 3.根据权利要求2所述的白车身截面优化的车身轻量化设计方法， 其特征在于， 所述各 断面的各向宽度 尺寸包括下A柱断面SL6对应的第一下A柱X向宽度 尺寸、 第二下A柱X向宽度 尺寸、 第一下A柱Y向宽度尺 寸、 第二下A柱Y向宽度 尺寸、 后纵梁断面SL7对应的第一后纵梁Y 向宽度尺寸、 第二后纵梁Y向宽度 尺寸、 第一后纵梁Z向宽度 尺寸、 第二后纵梁Z向宽度 尺寸、 上A柱断面SL8对应的第一上A柱X向宽度尺寸、 第二上A柱X向宽度尺寸、 第一上A柱Y向宽度 尺寸、 第二上A柱Y向宽度尺寸、 风挡 边梁断面SL12对应的第一风挡 边梁Y向宽度尺寸、 第二 风挡边梁Y向宽度尺寸、 第一风挡边梁Z向宽度尺寸、 第二风挡边梁Z向宽度尺寸、 前顶盖边 梁断面SL13对应的第一前顶盖边梁Y向宽度尺寸、 第二前顶盖边梁Y向宽度尺寸、 第一前顶 盖边梁Z向宽度 尺寸、 第二前顶盖边梁Z向宽度 尺寸、 上B柱断面SL 15对应的第一上B柱X向宽 度尺寸、 第二上B柱X向宽度 尺寸、 第一上B柱Y向宽度尺 寸、 第二上B柱Y向宽度 尺寸、 上C柱断 面SL16对应的第一上C柱X向宽度尺 寸、 第二上C柱X向宽度 尺寸、 第一上C柱Y向宽度尺 寸、 第 二上C柱Y向宽度尺 寸、 下B柱断面SL17对应的第一下B柱X向宽度尺 寸、 第二下B柱X向宽度尺 寸、 第一下B柱Y向宽度尺寸、 第二下B柱Y向宽度尺寸、 门槛梁断面SL20对应的第一门槛梁Y 向宽度尺寸、 第二门槛梁Y向宽度 尺寸、 第一门槛梁Z向宽度 尺寸、 第二门槛梁Z向宽度 尺寸、 后顶盖边梁断面SL32对应的第一后顶盖边梁Y向宽度尺寸、 第二后顶盖边梁Y向宽度尺寸、 第一后顶盖边梁Z向宽度尺寸、 第二后顶盖边梁Z向宽度尺寸、 顶盖前横梁断面B3对应的顶 盖前横梁 X向宽度尺寸、 顶盖前横梁Z向宽度尺寸、 顶盖后横梁断面B5对应的顶盖后横梁 X向 宽度尺寸、 顶盖后横梁Z向宽度尺寸、 尾门下横梁断面B9对应的尾门下横梁X向宽度尺寸和 尾门下横梁 Z向宽度尺寸， 共46个断面的宽度尺寸； 所述宽度尺寸的变化范围为大于 ‑10mm且小于+10m m。权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115525975 A 24.根据权利要求3所述的白车身截面优化的车身轻量化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S3包括如下步骤： S31、 基于各断面的各向宽度尺寸和宽度尺寸的变化范围， 利用优化拉丁方的方法选取 各断面的各向宽度尺寸的若干个样本点， 得到对应的若干个不同尺寸的待用白车身有限元 模型； S32、 分别利用CAE仿真计算得到各待用白车身有限元模型的弯曲刚度、 扭转刚度、 弯曲 模态和扭转模态； S33、 分别测量得到各待用白车身 有限元模型的质量； S34、 基于各待用白车身有限元模型的弯曲刚度、 扭转刚度、 弯曲模态、 扭转模态和质 量， 得到若干待用白车身的DOE矩阵。 5.根据权利要求4所述的白车身截面优化的车身轻量化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S4包括如下步骤： S41、 基于断面的弯曲刚度、 扭转刚度、 弯曲模态和扭转模态， 构建响应面近似 模型； S42、 对响应面近似 模型进行误差分析， 得到误差分析 结果； S43、 判断误差分析 结果是否小于误差阈值， 若是则进入步骤S4 4， 否则返回步骤S41； S44、 基于响应面近似 模型， 构建灵敏度分析函数： ‑10mm<xj<10mm 其中， S(X)i,j表示第i类设计目标函数下有限元模型中第j类断面的灵敏度， F(x)i表示 第i类设计目标函数， xj表示有限元模型中第j个断面宽度尺寸， 其中， i＝1， 2， 3， 4， 当i＝1 时， F(x)i表示断面的弯曲刚度设计目标函数， 当i＝2时， F(x)i表示断面的扭转刚度设计目 标函数， 当i＝3时， F(x)i表示断面的弯曲模态设计目标函数， 当i＝4时， F(x)i表示断面的扭 转模态设计目标函数， j＝1， 2， …， 46。 6.根据权利要求5所述的白车身截面优化的车身轻量化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S5包括如下步骤： S51、 基于各待用白车身DOE矩阵， 分别对各各待用白车身的完全刚度、 扭转刚度、 弯曲 模态和扭转模态进行曲线拟合， 得到各宽度尺度对应的拟合曲线组； S52、 基于各宽度尺寸对应的拟合曲线组， 利用三维响应函数， 构建三维响应函数图； S53、 基于灵敏度分析函数和三维响应函数图， 得到各待用白车身的灵敏度分析 结果。 7.根据权利要求6所述的白车身截面优化的车身轻量化设计方法， 其特征在于， 所述步 骤S7包括如下步骤： S71、 基于序列二次规范法， 设置第一优化目标为质量最小， 第一约束为弯曲刚度、 扭转 刚度、 弯曲模态和扭转模态均分别大于或等于基础车型有限元模型的弯曲刚度、 扭转刚度、 弯曲模态和扭转模态； S72、 基于第 一优化目标和第一约束， 对目标宽度尺寸在基础车型有限元模型的各断面 的各向宽度尺寸基础上和宽度尺寸的变化范围内， 进行第一轮调整优化， 得到第一优化弯 曲刚度、 第一优化扭转刚度、 第一优化弯曲模态、 第一优化扭转模态、 第一优化质量以及一权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115525975 A 3