吉林大学王登峰获国家专利权
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龙图腾网获悉吉林大学申请的专利基于车联网大数据的铝合金车架多级协同拓扑优化方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120541970B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511038101.2,技术领域涉及:G06F30/15;该发明授权基于车联网大数据的铝合金车架多级协同拓扑优化方法是由王登峰;孟子皓;陈静;倪烨楠;陈宏利;张尚;张子峰设计研发完成,并于2025-07-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于车联网大数据的铝合金车架多级协同拓扑优化方法在说明书摘要公布了:本发明提供基于车联网大数据的铝合金车架多级协同拓扑优化方法,应用于新能源汽车轻量化技术领域,包括如下步骤:融合主客观权重生成综合权重;采用折衷规划法构建多工拓扑优化目标函数;通过SIMP变密度法进行第一级车架总体拓扑优化确定横梁数量与空间布局;构建刚柔耦合虚拟样机提取纵横梁连接处等效静态载荷,结合挤压工艺约束开展第二级断面拓扑优化,获得纵横梁最优截面构型。通过“数据驱动权重分配‑整体布局优化‑局部断面协同设计”的多级优化架构,使车架轻量化率提升15%‑22%,弯曲刚度与扭转刚度分别提高12%‑18%和10%‑15%,同时保障了铝合金挤压成型的工艺可行性。
本发明授权基于车联网大数据的铝合金车架多级协同拓扑优化方法在权利要求书中公布了:1.基于车联网大数据的铝合金车架多级协同拓扑优化方法,其特征在于,包括如下步骤: S1、采集车联网大数据并分析,根据车辆典型工况的比例确定客观权重;所述车辆典型工况包括弯曲工况、扭转工况、转向工况和制动工况; S2、根据层次分析法确定主观权重; S3、对客观权重、主观权重进行权重融合,得到综合权重; S4、构建多工况拓扑优化目标函数; S5、构建第一级拓扑优化模型并优化,得到车架总体拓扑结构,所述车架总体拓扑结构包括车架横梁的数量、尺寸及横梁分布; S6、构建第二级拓扑优化模型并优化,得到车架纵横梁断面拓扑结构; S7、基于由S5得到的车架总体拓扑结构以及由S6得到的车架纵横梁断面拓扑结构,结合工艺约束进行优化设计,得到最终的铝合金车架结构; 其中: 步骤S5的具体过程如下: S5.1、根据采样车架的原始几何特征及外廓尺寸,构建拓扑优化的初始几何模型; S5.2、利用有限元方法对初始几何模型进行离散化处理,生成有限元模型; S5.3、结合采样车架的结构特点,将有限元模型划分为拓扑区域与非拓扑区域; S5.4、根据多种车辆典型工况的载荷特点,分别设置相应的边界条件,构建车架总体的拓扑模型; S5.5、对车架总体的拓扑模型进行单工况优化:基于SIMP变密度法,将柔度最小化设置为优化目标,得到不同典型工况下优化过程的最大柔度值和最小柔度值; S5.6、对车架总体的拓扑模型进行多工况优化:通过S5.5得到的各典型工况的最大柔度值、最小柔度值以及通过S3得到的综合权重,计算S4中构建的多工况拓扑优化的目标函数,并将柔度最小化设置为优化目标,通过SIMP变密度法对车架总体的拓扑模型进行多工况拓扑优化设计; S5.7、得到包括车架横梁的数量、尺寸及横梁分布的车架总体拓扑结构; 步骤S6的具体过程如下: S6.1、第二级拓扑优化模型的载荷提取:建立以采样车架为柔性体的整车刚柔耦合的虚拟样机模型,并对车辆典型工况进行仿真分析,获取不同典型工况下车架纵梁与横梁连接处的等效静态载荷; S6.2、第二级拓扑优化模型构建:综合考虑采样车架纵横梁的包络空间与第一级车架总体拓扑优化结构中各横梁的尺寸,确定车架各纵横梁的拓扑优化空间,构建第二级拓扑优化的初始几何模型; 使用六面体网格单元将初始几何模型离散为有限元模型; 将车架纵横梁拓扑优化空间中存在连接结构的节点使用RBE3单元进行抓取,将虚拟样机模型提取得到的多工况等效静态载荷分步施加到各纵横梁连接处进行加载; 采用惯性释放法对第二级拓扑优化模型进行虚约束处理,进而建立车架各纵横梁断面拓扑优化模型; S6.3、对车架各纵横梁断面拓扑优化模型进行单工况拓扑优化:基于SIMP变密度法,将柔度最小化设置为优化目标,得到不同典型工况下优化过程的最大柔度值和最小柔度值; S6.4、对车架各纵横梁断面拓扑优化模型进行多工况拓扑优化:通过S6.3得到的各典型工况的最大柔度值、最小柔度值以及通过S3得到的综合权重,计算S4中构建的多工况拓扑优化的目标函数,并将柔度最小化设置为优化目标,通过SIMP变密度法进行车架各纵横梁断面拓扑优化模型的多工况拓扑优化设计; S6.5得到车架纵横梁断面拓扑结构。
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