轎車車身系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的協(xié)同優(yōu)化研究.pdf

1、近年來能源消耗和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，為使汽車達(dá)到節(jié)能減排的目的，汽車輕量化技術(shù)無疑是有效的解決手段之一，油價(jià)的不斷攀升和霧霾天氣的頻發(fā)，迫切需要汽車輕量化技術(shù)快速發(fā)展。輕量化設(shè)計(jì)需要車輛在重量減輕的同時(shí)仍然保持甚至提升各項(xiàng)性能，因此輕量化設(shè)計(jì)是一個(gè)考慮多工況的綜合優(yōu)化問題。本文將多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法中的協(xié)同優(yōu)化策略應(yīng)用到車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)中，以車身部分零部件的板厚為設(shè)計(jì)變量，對(duì)某乘用車整車質(zhì)量、側(cè)面碰撞安全性、靜態(tài)剛度、模態(tài)性能進(jìn)行了綜

2、合優(yōu)化。
　　首先，深入研究了協(xié)同優(yōu)化方法的基本原理；為使優(yōu)化結(jié)果更加準(zhǔn)確可信，對(duì)優(yōu)化過程中所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、近似建模方法和搜索尋優(yōu)策略。
　　建立了ECE R95法規(guī)下的側(cè)碰有限元仿真模型；對(duì)白車身建立了靜態(tài)彎曲及扭轉(zhuǎn)、固有模態(tài)三種工況下的有限元模型。對(duì)所有模型進(jìn)行了分析，得到了各工況的原始性能，用以為優(yōu)化提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　研究了Nastran、LS-DYNA、HyperMesh、L

3、S-PrePost四種軟件的集成技術(shù)和二次開發(fā)語言，使用 Isight軟件中的數(shù)據(jù)文件讀寫功能和應(yīng)用程序集成功能搭建了各工況自動(dòng)化仿真分析平臺(tái)。
　　對(duì)車身側(cè)面15個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件板厚進(jìn)行了各工況下的靈敏度分析，通過比較回歸模型中各變量的主效應(yīng)確定各工況的靈敏件。針對(duì)各工況靈敏件，采用優(yōu)化的拉丁超立方方法進(jìn)行采樣，利用 Isight自動(dòng)化仿真分析平臺(tái)，對(duì)靜態(tài)彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度、一階固有頻率、整車質(zhì)量四個(gè)指標(biāo)建立了RBF近似模型；針對(duì)側(cè)碰系

4、統(tǒng)強(qiáng)非線性特點(diǎn)，采用交叉驗(yàn)證均方差最小化方法建立了B柱侵入量和侵入速度的組合近似模型，結(jié)果表明，組合近似模型精度高于單一近似模型。
　　對(duì)車身結(jié)構(gòu)綜合優(yōu)化問題建立了協(xié)同優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，在 Isight中搭建了優(yōu)化平臺(tái)，為使系統(tǒng)加速收斂，分析了松弛因子的設(shè)定準(zhǔn)則；并使系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化采用具有全局求解能力的自適應(yīng)模擬退火算法，子系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化采用搜索速度快的下山單純形法；為防止算法的迭代次數(shù)設(shè)置不合理，提出了采用優(yōu)化的拉丁超立方算法生成遍布整個(gè)設(shè)