本發(fā)明涉及汽車工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁及其設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
1、隨著全球汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車保有量持續(xù)攀升，道路交通安全問題愈發(fā)凸顯。在各類交通事故中，側(cè)面碰撞事故因其突發(fā)性與高風(fēng)險性，對車內(nèi)乘員的生命安全構(gòu)成了巨大威脅。車輛門檻梁作為車身側(cè)面結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵承載部件，在抵御側(cè)面碰撞沖擊、保護乘員艙完整性方面起著舉足輕重的作用。
2、傳統(tǒng)的車輛門檻梁設(shè)計多側(cè)重于滿足基本的結(jié)構(gòu)支撐功能，普遍采用增加材料厚度或選用高強度鋼材的方式來提升碰撞強度。然而，這種設(shè)計策略在提升安全性的同時，不可避免地導(dǎo)致車輛自重大幅增加。對于現(xiàn)代汽車，尤其是新能源汽車而言，過重的車身不僅會降低能源利用效率，縮短續(xù)航里程，還會影響車輛的操控性能與加速性能。此外，隨著汽車智能化、電動化進程的加速，門檻梁周邊的零部件布局愈發(fā)復(fù)雜，既要容納電池組、電動驅(qū)動系統(tǒng)部件，又要為各類傳感器、線束提供安裝空間，傳統(tǒng)設(shè)計難以兼顧這些多樣化需求。
3、另一方面，在當今數(shù)字化時代，汽車設(shè)計與制造正逐步向智能化、精準化轉(zhuǎn)型。計算機輔助工程cae技術(shù)雖已廣泛應(yīng)用于汽車研發(fā)過程，但現(xiàn)有門檻梁設(shè)計流程仍存在優(yōu)化空間，如在設(shè)計變量選取、仿真模型精度、優(yōu)化算法效率等方面，未能充分挖掘cae技術(shù)潛力以實現(xiàn)更優(yōu)的設(shè)計方案。
4、綜上所述，迫切需要一種創(chuàng)新的車輛門檻梁設(shè)計，既能在復(fù)雜碰撞工況下為乘員提供卓越的安全防護，又能滿足輕量化、智能化設(shè)計要求，順應(yīng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述難題，本發(fā)明提供一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁及其設(shè)計方法，旨在應(yīng)對現(xiàn)代汽車制造中對結(jié)構(gòu)強度、碰撞防護、輕量化以及智能化設(shè)計日益增長的需求，實現(xiàn)門檻梁設(shè)計的精準化、高效化與智能化，快速響應(yīng)不同車型、不同工況的多樣化需求。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁，包括門檻梁本體，所述門檻梁本體的內(nèi)部設(shè)置為中空結(jié)構(gòu)腔體，所述門檻梁本體包括頂壁、底壁以及連接所述頂壁和所述底壁的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，所述頂壁的寬度小于所述底壁的寬度，所述底壁包括低壁段和高壁段，所述低壁段與所述第一側(cè)壁連接，所述高壁段與所述第二側(cè)壁連接，橫向加強筋的兩端分別與所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁連接，縱向加強筋的一端與所述頂壁或所述橫向加強筋連接，所述縱向加強筋的另一端與所述高壁段連接。
3、優(yōu)選的，所述橫向加強筋和所述縱向加強筋呈十字交叉形狀，所述橫向加強筋和所述縱向加強筋均為一體式結(jié)構(gòu)，所述橫向加強筋從所述第一側(cè)壁開始依次分布至少3個厚度遞減的等厚段，厚度范圍設(shè)置為2.0～3.2mm。
4、優(yōu)選的，所述縱向加強筋采用等厚度設(shè)計或變厚度設(shè)計，采用變厚度設(shè)計時，厚度梯度設(shè)置為0.3-0.5mm/段，所述縱向加強筋靠近所述頂壁的厚度大于所述縱向加強筋靠近所述高壁段的厚度，所述縱向加強筋最大厚度小于所述橫向加強筋的最大厚度。
5、優(yōu)選的，所述門檻梁本體的壁厚范圍設(shè)置為2.0～3.0mm，所述門檻梁本體的材質(zhì)為高強度鋁合金6061-t6或7075-t6，屈服強度≥275mpa，所述門檻梁本體與車身或車身零部件連接處設(shè)置有加厚段。
6、一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁的設(shè)計方法，包括以下步驟：
7、s1：運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)深度剖析車輛門檻梁周邊零部件的復(fù)雜布局生態(tài)，構(gòu)建起豐富多元的初步設(shè)計藍圖庫；
8、s2：借助前沿三維建模軟件，將初步設(shè)計藍圖庫中的方案轉(zhuǎn)化為精準直觀的三維模型，利用參數(shù)化建模功能實現(xiàn)快速修改與迭代；
9、s3：依托cae平臺搭建車輛碰撞的超精細化有限元仿真模型，依據(jù)最新碰撞安全標準及車企個性化性能目標，設(shè)定設(shè)計變量，明確多維度評價指標；
10、s4：對海量三維模型進行并行計算的cae仿真分析與數(shù)據(jù)處理，運用云計算資源，系統(tǒng)性調(diào)整設(shè)計變量，借助機器學(xué)習(xí)算法讓模型學(xué)習(xí)性能表現(xiàn)以優(yōu)化方案，經(jīng)多次迭代計算，通過智能優(yōu)化算法篩選出針對不同車型、工況的最優(yōu)參數(shù)組合，確定門檻梁最終設(shè)計方案。
11、優(yōu)選的，在步驟s1中，運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)深度剖析車輛門檻梁周邊零部件的復(fù)雜布局生態(tài)的具體步驟包括：
12、s11.收集海量不同車型、不同配置車輛的門檻梁周邊零部件數(shù)據(jù)，包括形狀、尺寸、安裝位置、功能特性信息，構(gòu)建詳細的零部件數(shù)據(jù)庫；
13、s12.精準采集車輛在實際行駛工況下的受力數(shù)據(jù)，涵蓋城市擁堵路況的頻繁啟停、高速公路的高速巡航、鄉(xiāng)村道路的顛簸行駛以及各類緊急制動、轉(zhuǎn)向操作場景下門檻梁的受力變化情況；
14、s13.結(jié)合先進的三維掃描技術(shù)與空氣動力學(xué)模擬，細致考量車輛外觀造型、空氣動力學(xué)對門檻梁外形的潛在影響；
15、s14.運用人工智能算法初步勾勒車輛門檻梁的多種可行形狀、合理規(guī)劃加強筋布局的多種組合方案、初步擬定壁厚以及加強筋厚度的多個取值范圍，構(gòu)建起豐富多元的初步設(shè)計藍圖庫。
16、優(yōu)選的，在步驟s3中，多維度評價指標涵蓋碰撞侵入量、結(jié)構(gòu)吸能效率、整體重量、成本預(yù)算、生產(chǎn)工藝難度、維修便利性關(guān)鍵性能參數(shù)。
17、因此，本發(fā)明采用上述一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁及其設(shè)計方法，具備以下有益效果：
18、(1)本發(fā)明通過在門檻梁本體內(nèi)部設(shè)置十字交叉狀的加強筋，并對加強筋的厚度進行精心的設(shè)計，增強了門檻梁整體的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性，能夠更好地承受車輛行駛過程中的各種載荷以及碰撞時的沖擊力，提高車輛的安全性，而且在保證強度的同時，通過合理分布材料，優(yōu)化了加強筋的受力性能，提高了材料的利用率，也有助于減輕門檻梁的重量。
19、(2)本發(fā)明中門檻梁本體采用鋁合金材質(zhì)具有強度高、重量輕的特點，能夠在保證門檻梁強度的同時，門檻梁自身重量得以大幅減輕，這不僅有助于提升車輛的燃油經(jīng)濟性，對于新能源汽車而言，更是直接轉(zhuǎn)化為續(xù)航里程的顯著提升。同時，輕量化設(shè)計還對車輛的操控性能帶來積極影響，使駕駛更為靈活、敏捷。
20、(3)本發(fā)明利用大數(shù)據(jù)分析海量車型數(shù)據(jù)，能夠精準把握不同場景下門檻梁的需求趨勢，為設(shè)計提供豐富且可靠的參考依據(jù)。借助先進的三維建模與cae仿真技術(shù)，實現(xiàn)了虛擬環(huán)境下的快速迭代優(yōu)化，無需耗費大量實物樣件制作與測試成本，就能高效篩選出最優(yōu)設(shè)計方案。這種智能化設(shè)計方法不僅縮短了研發(fā)周期，使新車能夠更快推向市場，搶占先機，還降低了研發(fā)成本，提高了企業(yè)的競爭力。
21、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
1.一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁，其特征在于：包括門檻梁本體，所述門檻梁本體的內(nèi)部設(shè)置為中空結(jié)構(gòu)腔體，所述門檻梁本體包括頂壁、底壁以及連接所述頂壁和所述底壁的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，所述頂壁的寬度小于所述底壁的寬度，所述底壁包括低壁段和高壁段，所述低壁段與所述第一側(cè)壁連接，所述高壁段與所述第二側(cè)壁連接，橫向加強筋的兩端分別與所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁連接，縱向加強筋的一端與所述頂壁或所述橫向加強筋連接，所述縱向加強筋的另一端與所述高壁段連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁，其特征在于：所述橫向加強筋和所述縱向加強筋呈十字交叉形狀，所述橫向加強筋和所述縱向加強筋均為一體式結(jié)構(gòu)，所述橫向加強筋從所述第一側(cè)壁開始依次分布至少3個厚度遞減的等厚段，厚度范圍設(shè)置為2.0～3.2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁，其特征在于：所述縱向加強筋采用等厚度設(shè)計或變厚度設(shè)計，采用變厚度設(shè)計時，厚度梯度設(shè)置為0.3-0.5mm/段，所述縱向加強筋靠近所述頂壁的厚度大于所述縱向加強筋靠近所述高壁段的厚度，所述縱向加強筋最大厚度小于所述橫向加強筋的最大厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁，其特征在于：所述門檻梁本體的壁厚范圍設(shè)置為2.0～3.0mm，所述門檻梁本體的材質(zhì)為高強度鋁合金6061-t6或7075-t6，屈服強度≥275mpa，所述門檻梁本體與車身或車身零部件連接處設(shè)置有加厚段。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁的設(shè)計方法，其特征在于：包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁的設(shè)計方法，其特征在于：在步驟s1中，運用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)深度剖析車輛門檻梁周邊零部件的復(fù)雜布局生態(tài)的具體步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的車輛門檻梁的設(shè)計方法，其特征在于：在步驟s3中，多維度評價指標涵蓋碰撞侵入量、結(jié)構(gòu)吸能效率、整體重量、成本預(yù)算、生產(chǎn)工藝難度、維修便利性關(guān)鍵性能參數(shù)。