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申请/专利权人：中国第一汽车股份有限公司

摘要：本发明公开了一种混动乘用车地板油箱挂点结构强度设计方法，涉及结构设计与仿真领域，搭建“地板‑燃油箱‑绑带”系统模型，仿真中体现系统的综合刚度并保证地板的准确变形，准确体现车身与燃油箱相互作用，避免边界刚度过大导致的仿真误差，加载通过车身配重获得真实的地板姿态，并定义不同温度环境下，基于燃油箱极限内压下的垂向加速度载荷作为燃油箱工况，确保载荷的覆盖的全面性以及仿真分析精度，采用“应力+”评价技术，保证地板强度，通过附加的载荷评价指标，同时控制地板及燃油箱的变形及应力，保证燃油箱与地板的强度匹配。

主权项：1.一种混动乘用车地板油箱挂点结构强度设计方法，其特征是，它包括以下步骤：1建立有限元模型：对混动乘用车的白车身结构进行网格划分、对混动乘用车的燃油箱结构进行网格划分、对混动乘用车的绑带结构进行网格划分，混动乘用车的车身地板与绑带结构间定义螺栓连接，混动乘用车的燃油箱结构与绑带结构间定义接触关系，混动乘用车的车身地板与燃油箱间连接方式为地板与燃油箱硬接触或地板与燃油箱软接触，定义混动乘用车的车身地板、绑带、燃油箱及附属结构材料，定义实体和钣金结构属性，并将结构属性与结构关联，完成仿真系统有限元建模；2车身地板仿真分析：2.1加载装配载荷，在混动乘用车的车身与绑带间螺栓连接位置施加预紧条件、装配条件，仿真分析后获得结构应力场S1、变形场U1和地板载荷RF1；2.2加载配重载荷，在混动乘用车的每个座椅位置和行李箱位置分别施加配重载荷，仿真分析后获得结构的应力场S2、变形场U2和地板载荷RF2；2.3姿态校核，提取所述加载配重载荷完成后，所述混动乘用车的车身装配位置的变形，车身位置与设计位置的差值为式1：Δi＜0.05Ui1式中：Δi表示第i个地板上第i个关注位置，加载配重载荷完成后与实际位置的误差值，Ui表示第i个关注位置在载荷步1和载荷步2的总变形；若不满足1要求，则重新进行步骤2.1加载装配载荷；若满足式1要求，则进入步骤2.4加载油箱内压；2.4加载油箱内压，在混动乘用车的燃油箱体内表面以及箱体内部结构外表面施加极限内压，在混动乘用车的燃油箱内燃油饱和蒸发膨胀状态极限条件下，获得结构应力场S3、变形场U3和地板载荷FR3；2.5加载垂向载荷，模拟在混动燃油箱满载极限胀箱条件下，地板及燃油箱系统模型承受极限垂向加速度的工况，求解分析模型后获得结构应力场S4、变形场U4和地板载荷RF4；2.6重复步骤2.1～2.5，求解不同温度条件下模型，获得不同温度条件下结构应力场S、变形场U和支反力RF；3车身地板结构强度校核：3.1获得系统内力，针对系统模型中地板的每个连接位置，提取载荷步-内力曲线，获得每个连接点载荷的最大值；3.2载荷校核，若每个工况下，车身地板每个连接点的载荷均满足式2要求，判定地板连接点载荷满足设计要求，转到步骤3.3， 式中：n代表地板的第n个连接点，dRFn表示地板第n个连接点载荷的设计目标；若每个工况下，车身地板每个连接点的载荷均不满足式2要求，判定地板连接点载荷条件不满足设计目标，转到4.1步骤；3.3应力校核，提取每一载荷步中地板应力场Si中提取最大的应力σi，若满足式3要求，判定地板强度满足设计要求，结束流程，若不满足式3要求，判定地板结构强度不满足设计要求；σi＜dσ3式中：d表示地板的应力目标值；4地板结构优化设计：4.1拓扑优化，若不满足式2规定的要求，基于燃油箱的结构优化控制地板的载荷，按照以下方法进行工作：以燃油箱网格单元密度为设计变量，以地板连接点载荷条件为设计目标，以最小体积为约束条件，求解优化模型，基于拓扑优化结果重新布置支撑立柱的数量和位置，进行燃油箱优化设计，基于优化设计方案完成载荷校核，若满足式2要求，转到4.4步骤，若不满足式2要求，转到步骤4.2步骤；4.2形貌优化，设定燃油箱设计区的单元起筋高度为设计变量，以地板连接点载荷条件为设计目标，以最小应力作为约束条件，求解优化模型，并依据形貌优化结果进行燃油箱优化设计，基于优化设计方案完成载荷校核，若满足式2要求，转到4.4步骤，若仍不满足式2要求，转到4.3步骤；4.3尺寸优化，设定燃油箱厚度参数为设计变量，以地板连接点载荷条件为设计目标，以最小应力作为约束条件，求解优化模型并基于优化结果设计箱体厚度，基于优化设计方案完成载荷校核，若满足式2要求，转到4.4步骤，若不满足式2要求，重复4.1～4.3步骤，更改优化目标以及约束条件，直至满足式2要求后转到4.4步骤；4.4形貌优化，设定地板设计区起筋高度为设计变量，以地板应力作为设计目标，以指定位置的变形作为约束条件，求解优化模型，并依据形貌优化结果进行地板优化设计，基于优化设计方案完成地板结构强度校核，若地板应力满足式3要求，结束流程；若不满足式3要求，转到4.5步骤；4.5尺寸优化，设定地板厚度参数为设计变量，以地板应力条件为设计目标，以指定位置变形作为约束条件，求解优化模型并基于优化结果设计地板厚度，基于优化设计方案完成地板结构强度校核，若满足式3要求，结束流程；若不满足式3要求，重复4.4～4.5步骤，更改优化目标以及约束条件，直至满足式3要求，结束流程。

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