基于碰撞安全性的車身多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化.pdf

1、隨著汽車產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用和交通事故的頻發(fā)，人們對(duì)其碰撞安全性的要求也越來(lái)越高，而汽車作為各項(xiàng)性能條件的矛盾綜合體，對(duì)于提高汽車碰撞安全性的研究，是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，如何很好的協(xié)調(diào)汽車碰撞安全性與其輕量化性能、NVH（噪聲、振動(dòng)、聲振粗糙度）性能之間的制約機(jī)制，是當(dāng)前較為難以解決的問(wèn)題，多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的引入為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)合理的途徑。
　　 本文首先利用有限元建模方法，建立某SUV車型的整車有限元模型，并對(duì)其模型進(jìn)行

2、合理性驗(yàn)證，根據(jù)企業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)家碰撞法規(guī)的要求，對(duì)其整車及部分構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)特性、碰撞安全性等各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行CAE計(jì)算，根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，對(duì)其可提升的性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并綜合考慮各項(xiàng)性能之間的相互制約作用，在保證碰撞安全性的前提下，協(xié)調(diào)控制車輛的其它各項(xiàng)性能并進(jìn)行多學(xué)科優(yōu)化。
　　 本文對(duì)以下車身構(gòu)件進(jìn)行了多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方案的研究:
　　 (1)以對(duì)背門質(zhì)量及一階固有頻率的靈敏度較高的幾個(gè)構(gòu)件的材料厚度為設(shè)

3、計(jì)變量，采用最優(yōu)拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法獲得樣本數(shù)據(jù)，并用響應(yīng)面法構(gòu)建了背門質(zhì)量及一階固有頻率的近似模型，利用序列二次規(guī)劃法對(duì)該兩個(gè)近似模型進(jìn)行多學(xué)科并行優(yōu)化，在保證背門質(zhì)量不增加的情況下，顯著提高了背門的一階固有頻率。
　　 (2)以TRIZ沖突解決矩陣?yán)碚摓榛A(chǔ)，對(duì)前車門防撞梁進(jìn)行工藝改進(jìn)及輕量化性能提升，將原防撞梁的三個(gè)構(gòu)件簡(jiǎn)化為一個(gè)整體，將防撞梁由管型改進(jìn)為M形截面形式。以M形截面車門防撞梁的材料參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，以提高車門防

4、撞梁的輕量化性能及其在側(cè)面碰撞中的吸能性為優(yōu)化目標(biāo)，建立車門防撞梁輕量化性能及吸能性的多學(xué)科近似模型，通過(guò)遺傳算法最終得到最優(yōu)的車門防撞梁材料方案，在其質(zhì)量不增加的情況下，顯著提高了車門防撞梁的碰撞吸能性，并對(duì)車門防撞梁的布置位置進(jìn)行了優(yōu)化，以再次提高其碰撞吸能值。
　　 (3)以發(fā)動(dòng)機(jī)罩的一階固有頻率、質(zhì)量、及其在車輛正面碰撞中的吸能值為依據(jù)，選擇對(duì)該三個(gè)性能影響較大構(gòu)件的材料厚度為設(shè)計(jì)變量，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)設(shè)

5、計(jì)，使用響應(yīng)面法建立發(fā)動(dòng)機(jī)罩碰撞吸能性、一階固有頻率及質(zhì)量的多學(xué)科近似模型，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)罩的碰撞吸能性為優(yōu)化目標(biāo)，以保證NVH性能及輕量化性能為約束，通過(guò)遺傳算法最終得到最優(yōu)的材料方案，顯著提高了發(fā)動(dòng)機(jī)罩的碰撞吸能性。
　　 通過(guò)以上三個(gè)改進(jìn)方案，使車輛在碰撞安全性、NVH性能、輕量化性能都得到了不同程度的提高，協(xié)調(diào)了各性能之間的約束沖突機(jī)制，驗(yàn)證了多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在汽車車身改進(jìn)中的可行性，并為車身構(gòu)件改進(jìn)的實(shí)踐應(yīng)用提供了理論