車企主要通過什麼方式來實現白車身設計變數的參數化從而實現其優化設計？

目前白車身設計主要的設計變數除了板厚和材料以外，還有哪些？通過什麼樣的方法來實現其他設計變數的參數化以及優化設計呢？

聲明：下面的內容均來自於我的同事們已發表的論文與公開演講，如需深入了解可查看原文。

各種CAE優化手段是實現早期整車架構開發的重要手段。通常包括：拓撲優化，形貌優化，尺寸和形狀優化。優化的過程主要包括定義優化目標、定義優化空間、定義工況等約束條件。

以拓撲優化為例，在滿足主要部件的空間布置前提下，綜合車身各方面結構性能對車身進行拓撲優化，找到最有效的載荷傳遞路徑，將會大大提高車身結構性能和結構效率，實現降低成本、提高性能的目的。
為了找到最有效的載荷傳遞路徑．應該最大化地拓展車身設計空間。在整車所佔據的三維體積中，扣除主要部件(動力總成、底盤懸架、輪胎包絡、乘客艙和行李艙等)所佔據的部分．剩餘的就是留給車身拓撲優化的設計空間。用三維實體單元對該空間進行填充。為了方便優化過程式控制制．分為若干區域並分別賦予不同的屬性。再施加約束和載荷．建立拓撲優化的有限元模型。
為了提高車身結構的綜合性能．拓撲優化要充分考慮結構剛度、NVH性能、結構耐撞性等因素。通過線性等效方法，結構剛度、模態、碰撞等不同類型的工況同時被加權到一個目標函數中，從而使多方面的性能均被兼顧。[1]

在初步確定載荷傳遞路徑之後，可以通過建立全參數化的CAE模型進行多學科優化，對各截面的尺寸參數與形狀進行優化設計，這個階段的關鍵技術主要有兩個方面：全參數化模型的建立和實驗設計與分析。
參數化設計可以使工程技術人員快速的變化模型，完成優化循環過程。但是需要為幾何體之間建立複雜的關係表達式，若要實現由幾百個零件裝配成的白車身模型的快速參數化變換，工作量非常巨大。隱式參數化建模(運用SFE Concept 軟體)技術，可以使設計人員通過定義幾何體之間的映射關係來實現參數化裝配，而不需要了解映射關係中具體關係表達式的含義。這樣通過點的位置，線的曲率和截面形狀等三種參數就可以控制幾何體形狀。並使整個模型仍保持原有的拓撲關係及幾何連續性。使得汽車設計人員只需要關注設計變數的定義，基準零件的定義，變化零件如何在基準零件上運動以及變化零件合理的變化範圍等，而無需去關注幾何體之間複雜的參數化關係表達式，提高了建模效率。正是這種隱藏在幾何體中的拓撲映射關係，提高了模型的重複利用機會。通過把模型與拓撲映射關係封裝在一起，可以使儲存在資料庫中的零部件自適應地裝配到新的幾何環境中去。此外就是有限元模型的快速生成，由於在早期開發中車身模型作了適當的簡化，並且建模時零件之間沒有干涉，這都保證了有限元模型的快速生成。普通的工作站在10分鐘內就可以生成一個滿足分析要求的整車SFE Concept 白車身有限元模型，並且帶有焊點等連接關係，當設計變數發生變化時，連接關係也會相應地參數化變化，保證了模型的正確，無須人為干涉。從而實現了快速生成試驗設計所需要的大量計算樣本點。利用 SFE Concept 全參數化模型，可以在早期設計階段找到形狀、尺寸與厚度等各參數之間的平衡點。實現在保持現有性能或者提高性能時，截面尺寸與厚度的最佳組合減重方案。
另一個關鍵技術就是試驗設計與分析，由於碰撞模擬分析中單步分析時間過長，如果採用傳統的優化設計方法會導致優化時間不可控。因此需要通過試驗設計方法建立近似模型，通過對近似模型的優化找出最優解。[2]

此外就是問題中提到的材料與厚度的優化。上述這些優化手段在車輛架構開發的前期已經成為架構開發的主流手段，各大汽車廠都在應用這些手段進行架構開發。實現的效果也顯著，結構效率大幅提升，做到了好鋼用在刀刃上。參考文獻：
[1] 張鵬飛, 董瑞強. 拓撲優化在白車身概念開發中的應用. 中國汽車工程學會年會, 2010
[2] 史國宏, 陳勇, 楊雨澤, 姜欣, 宋正超. 白車身多學科輕量化優化設計應用. 機械工程學報, 2012, 48(8), 110-114
[3] 姜欣, 陳勇, 史國宏, 江峰 前期白車身架構優化設計. 汽車工程, 2010, 32(8), 682-685
[4] 宋正超, 基於Hyperworks的汽車結構優化設計. Altair Technology Conference, 2014