基于碰撞安全的車(chē)身結(jié)構(gòu)輕量化多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)不斷朝陽(yáng)發(fā)展，國(guó)內(nèi)汽車(chē)保有量正快速激增。由此所帶來(lái)的環(huán)境、能源及安全問(wèn)題等應(yīng)運(yùn)而生，這些問(wèn)題對(duì)國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展影響巨大。汽車(chē)輕量化技術(shù)作為汽車(chē)節(jié)能減排的有效手段顯然已經(jīng)成為汽車(chē)工業(yè)進(jìn)展中的關(guān)鍵性研究課題，車(chē)身輕量化優(yōu)化技術(shù)作為汽車(chē)輕量化范疇中的最有效途徑，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)外各汽車(chē)制造廠(chǎng)商的核心競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)之一。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外汽車(chē)輕量化技術(shù)的基礎(chǔ)上，以車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式針對(duì)國(guó)產(chǎn)某轎車(chē)的白車(chē)身進(jìn)行了詳細(xì)的輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)研

2、究。在保證汽車(chē)車(chē)身彎扭剛度、模態(tài)性能及碰撞安全性能基本不變的情況下，最大限度地降低了白車(chē)身的質(zhì)量，達(dá)到了汽車(chē)節(jié)能減排的目的。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合國(guó)產(chǎn)某轎車(chē)的CAD模型，分析了白車(chē)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以HyperMesh經(jīng)幾何處理、有限元網(wǎng)格的劃分、單元質(zhì)量檢查以及創(chuàng)建模擬連接方式等前處理工作后建立了白車(chē)身的有限元模型。
　　(2)建立了基于結(jié)構(gòu)參數(shù)靈敏度的白車(chē)身靜態(tài)彎扭剛度及模態(tài)分析的模型，并進(jìn)行了白車(chē)身的剛度及

3、模態(tài)性能分析，將仿真結(jié)果與廠(chǎng)家提供的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，準(zhǔn)確的驗(yàn)證了有限元仿真模型。以此模型進(jìn)行剛度及模態(tài)的混合靈敏度仿真解析，得到需要優(yōu)化設(shè)計(jì)的非安全相關(guān)零件，并以零件的板厚作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量開(kāi)展后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。
　　(3)運(yùn)用多學(xué)科多目標(biāo)設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件Isight搭建了白車(chē)身輕量化優(yōu)化問(wèn)題的聯(lián)合仿真流程，對(duì)靈敏度相關(guān)件的板厚參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)合非劣排序遺傳算法NSGA-Ⅱ，以白車(chē)身質(zhì)量最小、彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度最大為目標(biāo)，低

4、階模態(tài)性能為約束，對(duì)白車(chē)身進(jìn)行了基于多目標(biāo)的輕量化設(shè)計(jì)優(yōu)化并最終確定了白車(chē)身結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)方案。結(jié)果表明，輕量化設(shè)計(jì)優(yōu)化之后的白車(chē)身總成整體質(zhì)量減輕17.004kg，減重幅度為5.7％。
　　(4)對(duì)輕量化優(yōu)化后的白車(chē)身總成進(jìn)行正面全寬碰撞仿真，以碰撞過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)能及內(nèi)能的變化、前圍板的碰撞入侵量及B柱、中央通道的入侵速度作為優(yōu)化前后白車(chē)身總成的碰撞安全性能驗(yàn)證的指標(biāo)，然后進(jìn)一步驗(yàn)證白車(chē)身的靜態(tài)彎扭剛度及低階固有頻率。將實(shí)驗(yàn)仿真