发动机缸体缸盖的快速形状及拓扑优化

背景

        客户是一家北美领先的汽车制造商

       客户希望能在气缸盖和缸体上尝试做减重修改。该项目的交付期限很短，客户希望在性能目标达到的前提下，从各个部件中实现合理的减重目标。此外，客户希望同时进行形状优化和拓扑优化，以提高材料利用率。同时，可以针对缸体上的筋作进一步优化设计和拓扑优化，实现动力总成的刚度和弯曲模态的优化方案。

解决方案

        由于时间至关重要，DEP团队采用了“极简设计方法”应用于该项目。极简设计方法包括将设计更改尽可能减少，同时需要验证工艺制造可行性。

形状优化：

    形状优化包括以下步骤：

• 对初始输入模型进行NVH，疲劳分析；

• 利用Meshworks建立参数化模型，获取最优的重量以及和初始方案一致的性能；

• 经过和制造团队的讨论，得到可行的设计修改空间；例如，合理的壁厚，翻边厚度，筋的厚度，凸台高度等；

• 将参数化的变量值修改为合理范围，以达到所有的目标值；

• 所有的分析如下：

1. 缸体疲劳分析；
2. 缸孔变形分析；
3. NVH分析 – 动力总成弯曲模态，偏移，以及附件加速度和噪声分析。

拓扑优化

        用MeshWorks快捷的在缸体上直接增加筋或删除筋，以及创建包络拓扑空间

CAD-Morpher

• 可以依据网格的变形结果，将原始CAD数据进行100%的变形，这个结果是可以直接导出为CAD软件可识别的格式，例如parasolid格式。

结果

    重量降低10%，同时各项性能指标全部满足设计要求。

DEP MeshWorks的优势

• 使用极简的方法，对比传统DOE方法，将产品优化时间缩短了60%

• Meshworks可以快速在缸体上增加，修改筋，比CAD软件修改再重新画网格缩短了70%时间；

• 同时Meshworks可以直接将CAD数据进行变形，以供设计部门参考；