一种尾门板结构设计方法与流程

1.本发明涉及汽车尾门领域，特别涉及一种汽车尾门板结构设计方法。


背景技术：

2.尾门内板对整个尾门总成各个性能的影响最大，对标多款量产车型尾门内板结构时，发现同等尺寸的汽车尾门内板后挡下部的筋条布置有多种形式，有“v”形、“a”形等。针对同一个尾门外板造型，不同工程师所选择的尾门内板筋条布置不同且无法掌控整个尾门性能；当尾门总成性能不达标时，需重新调整尾门内板筋条布置，建模及分析反复工作量成倍增加；即使尾门总成性能达标，也不能确保尾门内板的筋条布置是最优的，不利于结构设计及成本控制。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种尾门板结构设计方法，该方法能够快速、最优的布置尾门内板筋条、减重孔、尾门铰链加强板。
4.为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：
5.根据本发明的一个方面，提供了尾门板结构设计方法包括设计尾门板非设计空间，得出尾门板初版结构；根据尾门板初版数据，指定加载工况并进行cae拓扑分析，得出尾门板拓扑优化结果；根据拓扑优化结果，再次进行尾门板结构设计；重复进行cae拓扑分析得出新的尾门板拓扑优化结果进行优化。
6.根据本发明的一实施方式，其中，设计尾门板非设计空间包括：布置尾门密封面及功能件。
7.根据本发明的一实施方式，其中，得出尾门板初版结构包括根据功能件安装点的布置、安装操作空间及自身间隙需求，得出尾门板初版结构。
8.根据本发明的一实施方式，其中，尾门板包括内板和外板，功能件包括尾门铰链、缓冲胶塞、后雨刮、支撑系统、尾门抠手及尾门锁。
9.根据本发明的一实施方式，其中，非设计空间包括尾门密封面、尾门锁总装通过孔、后雨刮安装区域、尾门抠手安装孔、尾灯线束过孔、扰流板安装工具孔及线束过孔。
10.根据本发明的一实施方式，其中，工况包括扭转工况、弯曲工况、扭转与弯曲组合工况。
11.根据本发明的一实施方式，其中，根据拓扑优化结果，再次进行尾门板结构设计包括：根据拓扑分析得出拓扑优化结果，根据拓扑优化结果，设计尾门内板筋条、减重孔、尾门铰链加强板。
12.根据本发明的一实施方式，其中，根据拓扑优化结果直接得出尾门内板筋条宽度和尾门铰链加强板尺寸大小，随后进行结构设计。
13.根据本发明的一实施方式，其中，重复进行cae拓扑分析得出新的尾门板拓扑优化结果进行优化包括：在指定加载工况下进行尾门板拓扑分析；优化尾门板数据；重复上述步
骤直至锁定尾门板数据。
14.本发明中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
15.本发明的该方法根据指定工况下的尾门总成拓扑分析，工程师不需要经过反复的建模和分析就能快速、最优的设计尾门内板筋条、减重孔、尾门铰链加强板。其中，设计尾门板非设计空间，得出尾门板初版结构，根据尾门板初版数据，指定加载工况并进行cae拓扑分析，得出尾门板拓扑优化结果，根据拓扑优化结果，再次进行尾门板结构设计，重复进行cae拓扑分析得出新的尾门板拓扑优化结果进行优化尾门板结构。通过拓扑优化结果我们可以直观的得出尾门板内板筋条宽度和尾门铰链加强板尺寸大小，随后进行结构设计。
16.工程师利用拓扑分析法能够最优的设计尾门内板筋条、减重孔、尾门铰链加强板。该方法减少了工程师的工作量，降低了对工程师的要求，控制了成本，提高了效率。利用该方法，工程师仅在有尾门板初版数据情况下，无需细化数据就能够快速确定尾门内板筋条布置，及根据拓扑优化结果进行尾门内板结构设计。尾门板结构设计方法不仅适用钢板尾门内板，还适用铝合金尾门内板、发动机罩钢板内板、发动机罩铝合金内板。
附图说明
17.通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
18.图1是根据一示例性实施方式示出的一种尾门板结构设计方法流程图。
19.图2是根据一示例性实施方式示出的尾门内板初版结构示意图。
20.图3是根据一示例性实施方式示出的扭转工况下的尾门内板拓扑优化结果示意图。
21.图4是根据一示例性实施方式示出的不同非设计空间拓扑优化结果对比示意图。
22.其中，附图标记说明如下：
23.1、尾门下部密封面；2、后挡风玻璃；3、尾门铰链加强板；4、拓扑优化空间；5、非设计空间；51、尾灯线束过孔；52、尾门下缓冲块安装孔；53、后雨刮安装区域；54、尾门抠手安装孔；55、尾门锁安装过孔；56、尾门锁总装通过孔；57、尾门可调胶塞安装孔；58、扰流板安装工具孔及线束过孔；59、尾门铰链安装孔；510、尾门线束安装孔；511、支撑系统门侧安装孔；6、尾门内板筋条；7、加载端；8、约束端；9、无尾门锁总装通过孔；10、有尾门锁总装通过孔；11、加强区域；12、非加强区域。
具体实施方式
24.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
25.用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
26.如图1至图4所示，图1示出了本发明提供的一种尾门板结构设计方法流程图。图2
示出了本发明提供的尾门内板初版结构示意图。图3示出了本发明提供的扭转工况下的尾门内板拓扑优化结果示意图。图4示出了本发明提供的不同非设计空间拓扑优化结果对比示意图。
27.本发明实施例的一种尾门板结构设计方法，包括：s1
‑‑
设计尾门板非设计空间5，得出尾门板初版结构；s2
‑‑
根据尾门板初版数据，指定加载工况并进行cae拓扑分析，得出尾门板拓扑优化结果；s3
‑‑
根据拓扑优化结果，再次进行尾门板结构设计；s4
‑‑
重复进行cae拓扑分析得出新的尾门板拓扑优化结果进行优化。
28.其中，图3中的拓扑优化结果示意图包括加强区域11和非加强区域12。在本方法中，加强区域11显示了尾门板筋条6宽度和铰链加强板3尺寸大小，加强区域11之外的区域都为非加强区域12，根据拓扑优化结果所显示的加强区域11和非加强区域12，工程师能够快速、最优的布置尾门内板筋条6、减重孔、尾门铰链加强板3。
29.在本发明的一个优选实施例中，设计尾门板非设计空间5包括：布置尾门密封面1及功能件。
30.其中，布置尾门密封面1及功能件包括：根据市场需求，准备材料立项；创意设计造型师出效果图，做出1:1的油腻模型；扫描油腻模型做成数据，得出造型数据；根据造型数据布置尾门密封面1及功能件。布置密封面和布置功能件是相互制约的，两者达成一致功能件的位置就确定了，布置功能件时会提供各自的安装及空间需求。
31.在本发明的一个优选实施例中，得出尾门板初版结构包括根据功能件安装点的布置、安装操作空间及自身间隙需求，得出尾门板初版结构。尾门板包括内板和外板，功能件包括尾门铰链、缓冲胶塞、后雨刮、支撑系统、尾门抠手及尾门锁。
32.如图2所示，尾门内板空间要求包括：后雨刮电机与尾门内板距离不小于10mm，后雨刮支架等与尾门内板不小于6mm，尾门锁总装通过孔空间不小于120mm
×
120mm
×
75mm，线束过孔不小于线束接插件对角尺寸的1.4倍。功能件中的支撑系统包括气弹簧和电撑杆。根据尾门板初版结构得出尾门板初版数据，工程师无需细化数据就能进行cae拓扑分析进而优化尾门板结构，极大的减少了工程师的工作量。
33.在本发明的一个优选实施例中，非设计空间5包括尾门密封面1、尾门锁总装通过孔56、后雨刮安装区域53、尾门抠手安装孔54、尾灯线束过孔51、扰流板安装工具孔及线束过孔58、尾门下缓冲块安装孔52、尾门锁安装过孔55、尾门可调胶塞安装孔57、尾门铰链安装孔59、尾门线束安装孔510、支撑系统门侧安装孔511。
34.其中，在拓扑分析前需提供设计空间和非设计空间5，非设计空间5是工程师不可以改动的功能用开口，设计空间是工程师可以自由设计的空间，不同的尾门非设计空间5也不同，拓扑优化前工程师需要考虑所有非设计空间5的存在性，非设计空间5确定后，其余的都是设计空间。拓扑优化结果与载荷的大小无关，只是通过加载方式寻找一个最佳传力路径。拓扑优化受设计空间的影响较大，分析前需提供非设计空间5，如果没有提供非设计空间5，拓扑优化的结果会不同。
35.如图4所示，当非设计空间5有尾门锁总装通过孔10时，得出的是图中右侧的拓扑优化结果；当非设计空间5无尾门锁总装通过孔9时，得出的是图中左侧的拓扑优化结果。由于它们的加强区域11和非加强区域12不同，工程师设计出的尾门内板筋条6以及尾门铰链加强板3的结构也不同。
36.在本发明的一个优选实施例中，工况包括扭转工况、弯曲工况、扭转与弯曲组合工况。
37.如图3所示，扭转工况是汽车尾门的关键工况，因此，本实施例中以扭转工况为例。本实施例根据工程师提供的尾门板初版数据，指定约束端8和加载端7进而加载，得出扭转工况下的拓扑优化结果，根据拓扑优化结果的加强区域11和非加强区域12进一步布置尾门内板筋条6、减重孔、尾门铰链加强板3，此图中，尾门内板筋条6优选为a形筋条。
38.在本发明的一个优选实施例中，根据拓扑优化结果，再次进行尾门板结构设计包括：根据拓扑分析得出拓扑优化结果，根据拓扑优化结果，设计尾门内板筋条6、减重孔、尾门铰链加强板3。根据拓扑优化结果直接得出尾门内板筋条(6)宽度和尾门铰链加强板(3)尺寸大小，随后进行结构设计。
39.如图3至图4所示，我们可以明显的从拓扑优化结果中看出尾门内板筋条6宽度和尾门铰链加强板3尺寸大小，从而进一步优化设计尾门内板筋条6、减重孔、尾门铰链加强板3。通过再次对尾门板进行拓扑分析，使得尾门板结构越来越优化。
40.在本发明的一个优选实施例中，重复进行cae拓扑分析得出新的尾门板拓扑优化结果进行优化包括：在指定加载工况下进行尾门板拓扑分析；优化尾门板数据；重复上述步骤直至锁定尾门板数据。
41.其中，拓扑优化可以在产品设计的不同阶段反复应用以确保设计方向正确性。拓扑优化的结束标准为锁定尾门板数据，尾门板数据锁定标准为尾门性能达标了。因此，此方法能够掌控尾门性能；避免尾门总成性能不达标时，需重新调整尾门内板筋条6布置，成倍增加建模及分析工作量；此方法还能确保尾门总成性能达标时，尾门内板筋条6布置是最优的。
42.本发明的该方法根据指定工况下的尾门总成拓扑分析，工程师不需要经过反复的建模和分析就能快速、最优的设计尾门内板筋条、减重孔、尾门铰链加强板。其中，设计尾门板非设计空间，得出尾门板初版结构，根据尾门板初版数据，指定加载工况并进行cae拓扑分析，得出尾门板拓扑优化结果，根据拓扑优化结果，再次进行尾门板结构设计，重复进行cae拓扑分析得出新的尾门板拓扑优化结果进行优化尾门板结构。通过拓扑优化结果我们可以直观的得出尾门板内板筋条宽度和尾门铰链加强板尺寸大小，随后进行结构设计。
43.工程师利用拓扑分析法能够最优的设计尾门内板筋条、减重孔、尾门铰链加强板。该方法减少了工程师的工作量，降低了对工程师的要求，控制了成本，提高了效率。利用该方法，工程师仅在有尾门板初版数据情况下，无需细化数据就能够快速确定尾门内板筋条布置，及根据拓扑优化结果进行尾门内板结构设计。尾门板结构设计方法不仅适用钢板尾门内板，还适用铝合金尾门内板、发动机罩钢板内板、发动机罩铝合金内板。
44.在本发明实施例中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
45.本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能
理解为对本发明实施例的限制。
46.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.以上仅为本发明实施例的优选实施例而已，并不用于限制本发明实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。