本發(fā)明涉及一種發(fā)動機(jī)油底殼NVH的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)動機(jī)零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法大都是基于零部件的模態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化或者根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)提出幾個可行方案，經(jīng)過 CAE（Computer Aided Engineering）仿真計(jì)算后，找出相對較好的方案做樣件，再經(jīng)過臺架實(shí)測確定這個方案是否滿足 NVH要求，最后確定，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法開發(fā)流程既費(fèi)時又費(fèi)力，同時又不能確保最后的方案是最優(yōu)結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種發(fā)動機(jī)油底殼NVH的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，有效提高油底殼NVH的結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率，達(dá)到更佳的優(yōu)化效果。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案：
一種發(fā)動機(jī)油底殼NVH的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于：包括如下步驟，
步驟1：收集油底殼、安裝螺栓的幾何模型；
步驟2：將幾何模型分組并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得網(wǎng)格模型；
步驟3：收集邊界條件；
步驟4：將步驟2獲得的網(wǎng)格模型施加步驟3獲得的邊界條件，進(jìn)行振動優(yōu)化計(jì)算；
步驟5：提取步驟4獲得的振動優(yōu)化結(jié)果，獲得油底殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化特征。
步驟3中，所說的邊界條件為油底殼振動激勵數(shù)據(jù)和油底殼、安裝螺栓的材料屬性。
步驟3中，收集油底殼的振動激勵數(shù)據(jù)之前，完成相應(yīng)的發(fā)動機(jī)整機(jī)振動計(jì)算分析，并導(dǎo)出振動激勵數(shù)據(jù)的文本文件。
步驟4中，通過如下方法進(jìn)行邊界條件添加，
將以油底殼螺栓安裝處主點(diǎn)為振動優(yōu)化計(jì)算中強(qiáng)迫激勵輸入點(diǎn)；激勵的形式為力、位移或者加速度中任何一種載荷形式進(jìn)行施加；
將所有的安裝螺栓處振動激勵數(shù)據(jù)以文本的形式導(dǎo)入計(jì)算；
在對應(yīng)的模型中的螺栓主點(diǎn)替換成整機(jī)振動計(jì)算中載荷輸入點(diǎn)。
步驟4中，通過如下方法進(jìn)行約束邊界與優(yōu)化，
步驟4.1：將網(wǎng)格模型中油底殼內(nèi)腔進(jìn)行填充，并設(shè)置為設(shè)計(jì)域部分；
步驟4.2：將網(wǎng)格模型中設(shè)計(jì)域以外的部分，設(shè)置為非設(shè)計(jì)域部分；
步驟4.3：將模態(tài)分析設(shè)置為求解分析中第一個分析工況，并設(shè)置模態(tài)求解的頻率范圍；
步驟4.4：將網(wǎng)格模型中設(shè)計(jì)域的體積分?jǐn)?shù)設(shè)置邊界約束；
步驟4.5：將網(wǎng)格模型中選取油底殼左側(cè)、右側(cè)、前端以及后端為振動特性為約束邊界；
步驟4.6：將選取網(wǎng)格模型中油底殼底面為優(yōu)化目標(biāo)，以振動速度最小為響應(yīng)目標(biāo)。
油底殼、安裝螺栓的材料屬性與其幾何模型、計(jì)算域一一對應(yīng)。
發(fā)動機(jī)油底殼、安裝螺栓的幾何模型基于發(fā)動機(jī)坐標(biāo)系下的空間，與發(fā)動機(jī)整機(jī)振動激勵的坐標(biāo)系保持一致。
本發(fā)明具有的有益效果：
本發(fā)明運(yùn)用穩(wěn)態(tài)動力學(xué)計(jì)算思想，搭建結(jié)構(gòu)特征自動尋優(yōu)計(jì)算，對優(yōu)化軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行特征提取，然后對油底殼進(jìn)行二次設(shè)計(jì)開發(fā)，從而得到最優(yōu)的油底殼結(jié)構(gòu)。本發(fā)明將結(jié)構(gòu)優(yōu)化與振動響應(yīng)分析兩者相結(jié)合起來，優(yōu)化油底殼的結(jié)構(gòu)特征。與現(xiàn)有優(yōu)化技術(shù)相比，本發(fā)明顯著提升了優(yōu)化效率，計(jì)算出來的優(yōu)化結(jié)果，更高效、目標(biāo)更明確，不僅可以在結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中同時考慮振動激勵源的影響，而且以振動速度最小為優(yōu)化目標(biāo)，采用自動尋優(yōu)得到油底殼NVH性能最優(yōu)的結(jié)構(gòu)特征。通過本發(fā)明結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，可以在樣件試制以前，以發(fā)動機(jī)本體振動載荷為激勵，并以振動速度、體積分?jǐn)?shù)為優(yōu)化的目標(biāo)與約束得到振動特性最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，大幅地提高了零部件的研發(fā)水平與效率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明發(fā)動機(jī)油底殼NVH的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法流程框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明發(fā)動機(jī)油底殼NVH的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法包括如下步驟：
步驟1：收集油底殼、安裝螺栓的幾何模型。
步驟2：將幾何模型分組并進(jìn)行網(wǎng)格劃分，獲得網(wǎng)格模型。
在網(wǎng)格劃分的過程中，既要保證網(wǎng)格模型與實(shí)際模型的吻合，又要注意控制網(wǎng)格數(shù)量以保證計(jì)算速度。
步驟3：收集邊界條件。
邊界條件包括缸體或框架傳遞給油底殼的振動激勵數(shù)據(jù)、油底殼與螺栓的材料屬性。收集油底殼的振動激勵數(shù)據(jù)之前，完成相應(yīng)的發(fā)動機(jī)整機(jī)振動計(jì)算分析，并導(dǎo)出振動激勵數(shù)據(jù)的文本文件。
步驟4：將步驟2獲得的網(wǎng)格模型施加步驟3獲得的邊界條件，進(jìn)行振動優(yōu)化計(jì)算。
通過如下方法進(jìn)行邊界條件添加：
將以油底殼螺栓安裝處主點(diǎn)為振動優(yōu)化計(jì)算中強(qiáng)迫激勵輸入點(diǎn)；激勵的形式為力、位移或者加速度中任何一種載荷形式進(jìn)行施加；
將所有的安裝螺栓處振動激勵數(shù)據(jù)以文本的形式導(dǎo)入計(jì)算；在對應(yīng)的模型中的螺栓主點(diǎn)替換成整機(jī)振動計(jì)算中載荷輸入點(diǎn)。
通過如下方法進(jìn)行約束邊界與優(yōu)化，
步驟4.1：將網(wǎng)格模型中油底殼內(nèi)腔進(jìn)行填充，并設(shè)置為設(shè)計(jì)域部分；設(shè)計(jì)域的需考慮生產(chǎn)工藝可行性，設(shè)置相應(yīng)的拔模角度與拔模方向，以便優(yōu)化方案的可制造性；
步驟4.2：將網(wǎng)格模型中設(shè)計(jì)域以外的部分，設(shè)置為非設(shè)計(jì)域部分；
步驟4.3：將模態(tài)分析設(shè)置為求解分析中第一個分析工況，并設(shè)置模態(tài)求解的頻率范圍；
步驟4.4：將網(wǎng)格模型中設(shè)計(jì)域的體積分?jǐn)?shù)設(shè)置邊界約束；
步驟4.5：將網(wǎng)格模型中選取油底殼左側(cè)、右側(cè)、前端以及后端為振動特性為約束邊界；
步驟4.6：將選取網(wǎng)格模型中油底殼底面為優(yōu)化目標(biāo)，以對油底殼底面區(qū)域振動速度最小為響應(yīng)目標(biāo)。
油底殼、安裝螺栓的材料屬性與其幾何模型、計(jì)算域一一對應(yīng)。發(fā)動機(jī)油底殼、安裝螺栓的幾何模型基于發(fā)動機(jī)坐標(biāo)系下的空間，與發(fā)動機(jī)整機(jī)振動激勵的坐標(biāo)系保持一致。
步驟5：提取步驟4獲得的振動優(yōu)化結(jié)果，獲得油底殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化特征。根據(jù)獲得的結(jié)構(gòu)優(yōu)化特征，再對油底殼進(jìn)行二次設(shè)計(jì)開發(fā)，從而得到最優(yōu)的油底殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。