HyperStudy在电子油门踏板结构优化设计中的应用

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1、HyperStudy在电子油门踏板结构优化设计中的应用联合汽车电子有限公司张彦CNEMS50%50%公司介绍公司介绍*进气模块总成温度传感器空气质量流量计爆震传感器相位传感器氧传感器速度传感器节气门位置传感器压力传感器油泵支架总成燃油分配管总成压力调节器喷油器怠速调节器电控单元点火线圈碳罐控制阀电子节气门电子脚踏板电动燃油泵Introduction电子油门控制系统主要由电子脚踏板、踏板位移传感器、ECU（电控单元）、数据总线、伺服电动机和节气门执行机构组成。位移传感器安装在油门踏板内部，随时监测油门踏板的位置。电子油门

2、踏板位置的改变，使节气门开度改变，踩下时开度增大，松开时开度减小。ECU就根据油门踏板的位置、车轮速度和方向盘转向角度等之间的不同而求出滑动率，通过调节节气门开度来调整混合气流量，从而控制发动机输出功率。NumericalModel电子脚踏板结构设计规范：(a)在500N正向踩踏力F作用下，电子油门踏板结构必须不发生断裂情况(b)在700N正向踩踏力F作用下，电子油门踏板结构必须在削弱断口处发生断裂FNumericalModel初始设计结构在700N正向作用力的分析结果：在削弱断口处椭圆内弯曲拉伸区域的最大Mises应

3、力为180MPa，小于材料的断裂应力190MPa，因此不会发生断裂，不能够满足在700N正向作用力必须在削弱断口处断裂的规范。OptimizationProcedure在踏板臂削弱断口形状优化中:设计目标为在700N正向作用力点处位移量最小；设计约束为断口椭圆弯曲拉伸区域的最大Mises应力必须大于断裂强度。优化问题：由于在有限元分析中包含了材料非线性，故该优化计算需通过HyperStudy优化软件完成HyperStudy是AltairHyperWorks软件包中的一款主要产品，它主要用于CAE环境下DOE（试验设计）

4、、优化及随机分析研究，可与各种外部非线性求解器（如Abaqus，Ansys等）合并使用OptimizationProcedureOptimizationProcedure（一）定义形状设计变量设计变量是通过改变削弱断口的深度和宽度得到的形状优化参数，其在HyperMorph中生成OptimizationProcedure（二）定义分析响应在踏板臂削弱断口形状优化中:Response_1--断口椭圆弯曲拉伸区域的最大Mises应力Response_2—作用力点处的位移OptimizationProcedure（三）定义目

5、标函数和约束条件约束条件目标函数OptimizationProcedure利用HyperStudy提供的优化引擎，将求解器或响应面方程纳入优化计算循环，不断调整在求解模型文件中设定的参数值，再求解，之后比较每一次的响应计算结果，从而完成优化循环。（四）优化分析及后处理形状优化参数OptimizationProcedure踩踏板作用力点位移弯曲拉伸区域最大拉伸应力（四）优化分析及后处理优化后踏板臂结构的应力云图优化后油门踏板的位移云图椭圆弯曲拉伸区域的最大应力为190.02MPa，满足了在700N正向作用力必须在削弱断口

6、处断裂的规范；同样优化后的电子油门踏板结构亦满足在500N正向作用力下不断裂的规范，而且尽量提高了削弱断口处的刚度OptimizationProcedure对公司的贡献：在设计的前期阶段发现潜在问题，为设计提供依据CAE分析写入流程。方案设计CAE详细设计Conclusion谢谢