轿车发动机罩拓扑结构优化及其轻量化设计

机械设计与制造

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Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ

Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ

第５期２０１３年５月

轿车发动机罩拓扑结构优化及其轻量化设计

杨佳鳞，赵桂范，顾海明，青坷

（哈尔滨工业大学汽车工程学院，山东威海２６４２０９）

摘要：对常见四种工况下的轿车发动机罩板进行有限元分析，采用拓扑优化的方法，在四种工况下，以加权应变能最小为优化目标，对发动机罩内板中部区域进行优化。通过软件ＯＰＴＩＳＴＲＵＣＴ中的ＯＳＳｍｏｏｔｈ模块导出结构优化后的文件，在ＣＡＴＩＡ中根据拓扑优化的形状和材料分布的路径进行模型的修改，得到拓扑结构优化后的发动机罩板，并分别选取高强度钢、铝合金、镁合金作为替换材料，对比优化前后的发动机罩板的综合力学性能，得出拓扑结构优化后的铝合金方案为最优轻量化方案。

关键词：轿车发动机罩；轻量化；拓扑结构优化；轻量化材料中图分类号：ＴＨｌ６；Ｕ４６４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１—３９９７（２０１３）０５—００３２—０４

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Ｍａｔｅｒｉａｌ

１引言

发动机罩板作为车身的主要覆盖件之一，它的力学特性对整车Ｊ胜能有着重要影响，并能隔离发动机舱的噪声，保护发动机舱内的零部件在恶劣情况下能够正常运转。当发生碰撞或者受到外力冲击时，往往发动机罩板是最先接触并发生变形的部件，它

铰链等零部件，建立原发动机罩的有限元模型，如图１、图２所示。内外板之间采用翻边、胶粘等连接方式，网格总数为１７８５６。汽车行业覆盖件的钢板厚度一般为（０．８～１）ｍｍ，取外板厚度为ｌｍｍ，内板厚度为０．８ｒａｍ进行分析计算。

２．１约束条件及加载工况

根据发动机罩常见的四种工况对原发动机罩进行力学分析，分别为正向弯曲工况、侧向弯曲工况、扭转弯曲工况和约束模态工况，如图３所示。图中：＾、止点一发动机罩铰链约束位置；日。、

直接影响车辆前部的安全陛能。因此，在发动机罩结构设计阶段

就应充分考虑发动机罩的强度、刚度、模态等综合力学性能。

轻量化技术越来越广泛的应 …… 此处隐藏：5511字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……