白车身焊点优化设计（原创工程实例）

1 工程背景

       白车身一般有4000-6000个焊点，如何合理地设计焊点的数量及位置，对降低产品成本，提高结构的综合性能具有重要的意义。近几年，某些主机厂利用拓扑优化的方法对焊点布局的优化进行了很多研究，并在新产品开发中取得明显的效果。

2 案例介绍

    某款白车身在设计中后期，设计工程师依据结构及工艺经验，完成焊点布置的设计。到项目的该阶段，白车身刚度、模态、安全性能基本满足设计要求，但项目部要求进一步优化产品成本构成。于是虚拟试验部将前期对焊点优化的研究技术应用到该车型的设计中。设计部依据仿真优化的结果，将焊点数量由5630降到5248，减少382个焊点，综合节省成本约40元。焊点优化效果如下图，其中蓝色焊点代表可去除点：

3 模型设置

     白车身焊点拓扑优化过程，包括变量定义，约束条件、优化目标等关键步骤。

（1）优化分析工况：

①扭转工况：约束后减震器安装点全部自由度，前减震器安装点连线中点Z向平动自由度；前减震器安装点施加3000N.M。

②弯曲工况：用RBE2抓取各减震器的安装点，约束各主点的相应自由度；在左右门槛梁对应与B柱中心的位置，用RBE2抓取3*3或2*4个单元格。用RBE2抓取这两个RBE2的主节点，形成刚连，在最后生成的主节点上施加Z向的-3000N的力。

③模态工况：新建EIGRL卡片，提取10-80Hz范围内的无约束自然模态频率。

（2）变量定义

在定义焊点变量前，首先对焊点分区，把不同区域的焊点进行分区管理，同区域的焊点具有相同的颜色，分区效果如图所示，不同区域的焊点在优化过程中区别控制。

（3）优化约束

弯曲刚度＞设计值；扭转刚度＞设计值；模态频率＞设计值。

（4）优化目标：焊点数量最少。

4 优化结果

为了充分分析不同工况下的焊点作用，对比分析了各工况下的优化结果，如图：

5 结果讨论

    焊点优化计算结束后，一项重要的工作是，如何快速统计焊点优化结果，此时可以利用hyperview的高级查询功能，快速统计焊点优化结果，如下图。