(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111287023.1 (22)申请日 2021.11.02 (66)本国优先权数据 202111181162.6 2021.10.1 1 CN (71)申请人 清华大学苏州汽车研究院 （相城） 地址 215134 江苏省苏州市相城区爱格豪 路中汽零大厦 申请人 苏州清久汽车技 术有限公司 (72)发明人 钱鹏伟　吴中旺　李继伟　 (74)专利代理 机构 苏州创元专利商标事务所有 限公司 3210 3 代理人 郝彩华 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G16C 60/00(2019.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 一种基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优 化设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于ISIGHT联合仿真的 材料及结构优化设计方法 ， 包括S1 .基于 HYPERWORK建立白车身仿真模型及备选材料卡 片； S2.建立HYPERW ORK运行的批处理文件及对材 料编码的脚本文件； S3.将白车身仿真模型、 脚本 文件及批处理文件导入ISIGHT软件中， 搭建仿真 平台； S4.在仿真平台中进行DOE分析， 利用DOE分 析灵敏度结果选取用于构建设计变量的零部件 材料与结构信息； S5.基于径向基函数神经网络 模型构建近似模型及验证近似模型的准确性； S6.基于改进遗传算法进行材料及结构的多目 标、 多工况优化 设计； S7.将优化 设计的解分别带 入相应的白车身仿真模型中进行优化结果的验 证。 该优化 设计方法可 实现整车质量、 性能、 成本 等的多目标、 多工况联合优化设计 。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114218664 A 2022.03.22 CN 114218664 A 1.一种基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在于： 所述设计方法 包括如下步骤： S1. 基于HYPERWORK建立白车身仿真模型及备选材 料卡片； S2. 建立HYPERWORK运行的批处 理文件及对材 料编码的脚本文件； S3. 将步骤S1建立的白车身仿真模型， 步骤S2建立的材料编码的脚本文件及批处理文 件导入ISIGHT软件中搭建仿真平台； S4. 在所述仿真平台中进行D OE分析， 利用D OE分析灵敏度结果选取用于构 建设计变量 的零部件材 料与结构信息； S5. 基于径向基函数神经网络模型构建近似 模型及验证近似 模型的准确性； S6. 基于改进遗传算法进行 材料及结构的多目标、 多工况优化设计； S7. 将优化设计的解分别带入相应的白车身仿真模型中进行优化结果的验证。 2.根据权利要求1所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 步骤S1中包括如下步骤： （1） 在OPTISTRUCT中建立车身模态工况仿真分析模型， 建立不同材料的材料卡片， 材料 卡片至少包 含弹性模量E、 密度ρ 、 泊松比σ 的材 料信息； （2） 在LSDYNA中建立车身碰撞工况仿真分析模型， 建立不同材料的材料卡片， 材料卡片 至少包含弹性模量E、 密度ρ、 泊松比σ、 塑性应力 ‑应变曲线、 屈服强度、 抗拉强度的材料信 息。 3.根据权利要求2所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 建立的材料卡片 至少包括钢的材料卡片、 镁合金的材料卡片、 铝合金的材料卡片和碳纤 维的材料卡片。 4.根据权利要求1所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 步骤S2中包括如下步骤： （1） 利用.tcl格式的脚本文件中字段 “*setvalue  comps id=xxx materialid={mats   x}”分别实现模态工况的材料编码及碰撞工况的材料编码， 其中 “xxx”为属性ID， “x”为材料 ID； （2） 建立调用OPTISTRUCT与LS DYNA求解器的.bat批处 理文件。 5.根据权利要求4所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 基于Ls ‑PrePost的后处理流程文件， 建立用于碰撞结果提取的.CFILE脚本文件与调用 该.CFILE脚本文件的.bat批处 理文件。 6.根据权利要求1所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 所述仿 真平台包括模态工况材料优化模块、 模态工况结构优化及计算模块、 碰撞工况材 料优化模块、 碰撞工况结构优化及计算模块、 碰撞工况结果后处理模块、 模态与碰撞工况结 果汇总模块， 所述模态工况材料优化模块与所述模态工况结构优化及计算模块串联连接形 成上下级传递关系， 所述碰撞工况材料优化模块、 所述碰撞工况结构优化及计算模块与所 述碰撞工况结果后处理模块串联连接形成上下级传递关系， 所述模态工况材料优化模块、 所述模态工况结构优化及计算模块与所述碰撞工况材料优化模块、 所述碰撞工况结构优化 及计算模块、 所述碰撞工况结果后处理模块并联连接相互独立， 所述模态与碰撞工况结果 汇总模块与其 他模块为串联连接关系， 步骤S3包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114218664 A 2（1） 将模态工况.fem模型文件、 模态工况材料编码.tcl脚本文件、 模态工况.bat批处理 文件导入所述模态工况材料优化模块中， 提取材料编码参数， 输出修改后的模态工况.fem 模型文件； （2） 将修改后的模态工况.fem模型文件、 模态工况.bat批处理文件导入所述模态工况 结构优化及计算模块中， 提取零部件尺寸、 形状参数； （3） 将碰撞工况.k模型文件、 碰撞工况材料编码.tcl脚本文件、 碰撞工况.bat批处理文 件导入所述碰撞工况材料优化模块中， 提取材料编码参数， 输出修改后的碰撞工况.k模型 文件； （4） 将修改后的碰撞工况.k模型文件、 碰撞工况.bat批处理文件导入所述碰撞工况结 构优化及计算模块中， 提取零部件尺寸、 形状参数， 输出碰撞结果文件； （5） 将碰撞结果文件、 后处理.CFILE脚本文件与调用的.bat批处理文件导入所述碰撞 工况结果后处 理模块； （6） 在所述模态与碰撞工况 结果汇总模块中进行质量、 成本的计算。 7.根据权利要求6所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 对于模态工况和碰撞工况， 相同部件的材料编码、 尺寸参数、 形状参数建立到同一个设 计变量中， 设置尺寸、 形状参数为连续变化， 材 料参数为 不连续变化。 8.根据权利要求1所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 步骤S4包括： （1） 在所述仿真平台中基于拉丁超立方抽样方法生成多个训练样本， 进行全局灵敏度 分析， 得出各部件的模态灵敏度与碰撞灵敏度； （2） 根据灵敏度分析 结果， 进行优化设计 变量的筛 选。 9.根据权利要求8所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 步骤S 5中， 以随机方式生成多组优化设计变量的测试样 本， 所述测试样本与所述训练样 本的数据不能重复， 利用所述测试样本的计算结果验证近似 模型的准确性。 10.根据权利要求8所述的基于ISIGHT联合仿真的材料及结构优化设计方法， 其特征在 于： 步骤S6包括： （1） 根据S4步骤筛选的多个部件的材料、 尺寸、 形状作为优化的设计变量， 其中材料参 数为非连续变化， 变化范围仅为1、 2、 3、 4， 尺寸与形状参数为连续变化； （2） 选择一阶模态性能、 碰撞总吸能、 碰撞侵入量作为优化约束条件； （3） 选择质量、 成本最小作为优化目标； （4） 基于多目标遗传算法进行优化设计， 寻 求全局最优解。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114218664 A 3