基于拓?fù)鋬?yōu)化的汽車車身焊點(diǎn)布置優(yōu)化研究.pdf

1、電阻點(diǎn)焊是車身制造中最主要的連接方式，通常一輛乘用車有數(shù)千個焊點(diǎn)遍布車身結(jié)構(gòu)，在批量化生產(chǎn)中，每節(jié)省一個焊點(diǎn)，就可使總體成本大幅降低。焊點(diǎn)布置的合理與否不僅關(guān)系到整車的制造成本，更重要的是與車身結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、模態(tài)頻率以及碰撞性等各項(xiàng)性能密切相關(guān)。以往在車身設(shè)計(jì)制造過程中，車身焊點(diǎn)布置在極大程度上依賴于工程師的個人經(jīng)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性的指導(dǎo)方案，為滿足性能需要往往人為增加焊點(diǎn)數(shù)量，致使車身部分區(qū)域存在多余焊點(diǎn)，增加了設(shè)計(jì)制造成本；另一方面

2、，基于經(jīng)驗(yàn)的焊點(diǎn)布置可能導(dǎo)致車身部分區(qū)域焊點(diǎn)數(shù)量不足，從而不能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)與材料性能，造成用料及成本增加。更為重要的是，焊點(diǎn)布置不合理還可能導(dǎo)致車身局部應(yīng)力過大，甚至連接失效，影響整車安全性能。
　　鑒于此，本文基于車身多學(xué)科工況需求，將先進(jìn)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化理論和方法應(yīng)用于車身焊點(diǎn)布置優(yōu)化研究。對扭轉(zhuǎn)、門檻及座椅彎曲和尾部彎曲工況下車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜剛度分析以及模態(tài)分析，形成了車身焊點(diǎn)布置拓?fù)鋬?yōu)化問題的權(quán)重耦合目標(biāo)和約束條件的數(shù)學(xué)表述，

3、將焊點(diǎn)布置的離散型優(yōu)化設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為焊點(diǎn)可能布置域中焊點(diǎn)材料分布的連續(xù)性優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，并建立了車身焊點(diǎn)拓?fù)鋬?yōu)化有限元模型。創(chuàng)新性的針對車身焊點(diǎn)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果提出了“焊點(diǎn)單元密度-間距插值法”，并對不同插值函數(shù)下的焊點(diǎn)優(yōu)化布置結(jié)果進(jìn)行了分析對比，建立了滿足車身多學(xué)科性能和可焊性好的焊點(diǎn)拓?fù)鋬?yōu)化取舍規(guī)則。
　　本文的研究方法經(jīng)車身B柱驗(yàn)證，在不降低結(jié)構(gòu)性能約束的同時(shí)可減少焊點(diǎn)數(shù)量16.4%。本文開發(fā)的焊點(diǎn)拓?fù)鋬?yōu)化模型、方法、流程和策略均