汽车防撞梁参数化优化：LS-OPT应用实践

一.背景

汽车防撞梁是用来减轻车辆受到碰撞时吸收碰撞能量的一种装置，主要由主梁、吸能盒以及安装板等组成，主梁和吸能盒都可以在车辆发生碰撞时有效吸收碰撞能量。

传统的开发过程中，可以通过CAE仿真分析的手段对防撞梁结构进行开发设计，但是针对于整车碰撞分析，当模型规模较大时分析计算的时间会很长，在传统的防撞梁结构优化设计时通常是根据工程师的经验进行方案尝试优化，这种方法既耗时而且设计的结构也不是最优的。

本案例针对某款车防撞梁进行优化设计，为了节省计算优化时间，采用简化模型。通过LSOPT的响应面法以及自适应模拟退火优化算法对防撞梁结构进行参数化优化。

碰撞过程防撞梁和吸能盒内能云图（点击图片可查看动态云图）

二.分析模型

本案例采用100%正面刚性墙碰撞工况，为了节省优化循环计算时间，使用简化模型进行优化迭代。

三.优化参数

本案例为一款新能源汽车，防撞梁采用轻量化材料铝材，因此防撞梁和吸能盒的材料在优化过程中不作为设计变量。优化设计变量包括防撞梁和吸能盒的内外板料厚参数，防撞梁内板空间位置参数，吸能盒内板空间位置参数。

设计变量包括：形状位置变量6个、厚度变量5个，共11个变量。

设计变量DOE simulation（点击图片可查看变形图）

四.优化设置

本案例使用元模型和自适应模拟退火优化算法（ASA）。其中元模型使用径向基函数法（RBFN），样本点选择使用LSOPT自带的SpaceFilling方法。

前处理通过ANSA环境完成，ANSA有非常友好的界面和接口用于联合LSOPT进行联合优化仿真分析。

五 优化结果

优化响应面

                                                                              响应面精度

质量目标迭代历史

吸能盒优化结果前后对比（深色为优化结果）

六.结论

通过本案例，可以帮助CAE工程师快速进行碰撞安全，防撞梁结构的开发设计，优化效果明显。

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