solidThinking Inspire在汽车副车架优化设计中的应用_Altair文档

项目介绍

副车架（Subframe）在目前是大多数中小型轿车中均有应用，其主要作用是：1）提高车身侧向、扭转刚度；2）对路面震动进行二次隔绝；3）方便模块化装配（发动机、变速箱等部件先安装于副车架再整体上托安装于车身）对于副车架来说受力主要有两种情况：1）承受在加速、制动、过坎时来自地面并通过轮胎、控制所传递的纵向力；2）转向时来自地面并通过轮胎、控制传递过来的侧向力,以及固定在副车架上的转向机壳体反作用力。

挑战

原设计的副车架,为多片钣金冲压焊接而成。在过去很长一段时间内这种结构较为常用，主要优势成本低廉。当然也有不少缺点，1）重量较大，在节能减排方面无优势；2）焊接质量一致性控制较难；3）生产线前期投入大（工装、夹具）。

解决方案

鉴于以上的原因，某新车型进行更新换代时准备采用欧美中高端车所使用的铝合金压铸副车架。

第一步，模型的导入及前处理，根据布置情况建立设计空间，因为Inspire提供了一套基本的建模命令，所以可以直接在 Inspire中建立；也可以在专业的CAD软件中建立之后导入Inspire。

在Inspire中划分设计区、非设计区域，但操作起来非常简单，只需鼠标右键即可完成。Inspire是针对CAD设计师的优化软件，在solidThinking中不需要考虑CAE方面的诸如网格大小、材料属性等概念，甚至不了解CAE的工程师用起来也没一点障碍。

根据副车架在实车中的实际工况，对四个安装点添加了对应的约束。在两侧控制臂衬套位置，以及转向机壳体安装点施加了多体Motionview解算出的节点力。左侧的模型树上分别创建了两个工况，制动及转向。将施加的载荷及约束对应的归类到两工况之下。

第二步，解算及模型解析，完成了模型的前处理，只需设置一下保留的体积分数，最小尺寸等参数即可提交解算。解算过程比较快，解算完毕后查看结果；如不满意可进一步设置一些约束，比如拔模，对称等参数。

第三步，模型重建，经过工艺、成本综合对比分析，单向拔模有对称的方案最合适，导出结果stl文件作为重建模型的参考，用于模型的重建。

重建的副车架CAD模型及原始的CAD模型进行比较，在满足应力、刚度要求下，减重非常明显。

结果及结论

采用多工况单一目标的优化方法，实现了对铸铝副车架的优化设计。最终达到了减轻控制臂重量、增强控制臂刚度这一目标。

solidThinking Inspire是Altair公司将HyperWorks软件OptiStruct解算器以及一些前处理的功能进行了打包分装，更简单易上手。将大量的前处理工作隐式化，作为软件底层的基本功能，对于操作者并不需要去关注。是真正面向了结构工程师的一个助手软件，解决了以往学优化必须先学CAE的困境。

（内容、图片来源：Altair官方文件）

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