技术导向
基于OptiStruct的汽车方向盘模态优化
夏允权左曙光（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804）
【摘要】文章首先使用Altair公司前处理软件HyperMesh，根据"原始方案"方向盘的模态试验状态建立有限元仿真模型，并使用OptiStruct求解器进行求解：然后对该有限元模型进行标定，确保模态仿真求解的结果和模态试验的结果一致，证明仿真结果的准确性和可信性；最后基于准确可信的有限元仿真模型，分别对儿种改进的方向盘结构设计方案进行验证，最终获得满足模态标准要求，同时也满足减少重量和降低成本的轻量化要求的优化设计方案。
[Abstract] Firstly, the finite element simulation model of steering wheel modal test of " Base Case" is built by the preprocess software HyperMesh of Altair, and it is solved through the solver Opti-Struct. Secondly, correlation is done for the finite element model to make sure the modal simulation re-sults same as modal test results, which is proved that simulation results are accurate and credible. Fi-nally, based on the accurate and credible finite element simulation model, some improved design schemes of steering wheel are validated, therefore the final optimized design scheme with meeting the requirement of modal standard and meeting lightweight requirements of weight and cost reduction can be obtained.
【关键词】汽车方向盘模态优化有限元仿真HyperMeshOptiStruct doi:10.3969/j.issn.1007-4554.2017.08.07
核的过程，设计开发周期较长，设计开发工作量
0
引言
汽车方向盘是汽车转向系统重要的零部件，
其性能决定着汽车转向系统的性能，从而影响汽车整车的性能，其设计显得尤为重要。方向盘的设计涉及许多学科，其中包括结构强度和刚度性能、碰撞安全性能、NVH性能和疲劳耐久性能，以及基于这些性能的轻量化、工艺优化和成本优化。传统的方向盘设计方法通常基于工程师的工作经验和简单力学理论公式计算后进行初步设计，这种设计方法是一个反复做样件修改和反复试验校
收稿日期：2017-06-06·30.
大，设计开发参与人员较多而且设计开发成本较高。
随着计算机和数值计算分析技术的快速发展进步，计算机辅助工程（CAE)作为一门专门的学科而诞生。本文通过CAE技术和试验结合去分析和优化汽车方向盘，主要针对汽车方向盘NVH性能的模态频率进行有限元建模、标定和优化，使用 HyperMesh建立“原始方案”方向盘模态试验的有限元仿真模型，并使用OptiStruct进行求解。通过对有限元模型的标定，确保模态仿真结果和模态试验结果一致，证明仿真结果的准确性和可信性。
上海汽车2017.08