不確定性MDO在驅(qū)動(dòng)橋殼輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf

1、輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是提高汽車(chē)性能、降低汽車(chē)油耗、減少汽車(chē)尾氣排放的有效措施。零部件的輕量化設(shè)計(jì)方案往往要滿(mǎn)足使用過(guò)程中的多個(gè)性能約束，而各個(gè)性能約束又涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，因此多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化的思想被引入進(jìn)來(lái)，除此之外，在汽車(chē)的設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中廣泛存在的不確定性因素不可避免地影響著輕量化設(shè)計(jì)方案的有效性。因此，基于不確定性的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法已成為汽車(chē)重要部件輕量化技術(shù)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。
　　 不確定性多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化方法融合

2、了多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化思想和不確定性設(shè)計(jì)優(yōu)化理論，其主要內(nèi)容包括:系統(tǒng)分析與優(yōu)化，學(xué)科分析與優(yōu)化，試驗(yàn)設(shè)計(jì)，近似模型技術(shù)，不確定性建模與傳遞分析方法，可靠性約束等效處理方法，優(yōu)化結(jié)果搜尋策略等。不確定性多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化可衍生出兩類(lèi)設(shè)計(jì)問(wèn)題，即穩(wěn)健性多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題和可靠性多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題。本文以某輕型載貨汽車(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼為研究對(duì)象，以不確定性多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化理論為指導(dǎo)對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼的輕量化設(shè)計(jì)開(kāi)展了系統(tǒng)研究:
　　 (1)將適合處理高維計(jì)算問(wèn)

3、題的稀疏網(wǎng)格方法應(yīng)用于高維近似模型的建立過(guò)程，研究了其確定樣本空間的方法和建立近似模型的過(guò)程，并以Haupt函數(shù)和NASA減速器設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)例驗(yàn)證了其在擬合高維近似問(wèn)題時(shí)的效率和精度。
　　 (2)建立驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型，系統(tǒng)地歸納了驅(qū)動(dòng)橋殼靜強(qiáng)度試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)資料，將試驗(yàn)結(jié)果與有限元分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了該有限元模型在仿真靜強(qiáng)度和疲勞壽命方面的精度。補(bǔ)充進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)橋殼的模態(tài)頻率測(cè)試試驗(yàn)，并與有限元分析結(jié)果對(duì)比，最終獲得了各指標(biāo)

4、仿真精度均符合要求的驅(qū)動(dòng)橋殼有限元模型。
　　 (3)建立了驅(qū)動(dòng)橋殼輕量化設(shè)計(jì)的總體優(yōu)化模型，以各設(shè)計(jì)變量的靈敏度分析為基礎(chǔ)劃分學(xué)科模型，分別界定各個(gè)學(xué)科的范圍，確定不確定性多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述，并初步建立了各個(gè)設(shè)計(jì)變量的不確定性分布模型。然后以學(xué)科劃分為基礎(chǔ)，分別建立了系統(tǒng)級(jí)和學(xué)科級(jí)不確定性多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化模型。
　　 (4)為得到比較合理的驅(qū)動(dòng)橋殼輕量化設(shè)計(jì)方案，以多學(xué)科優(yōu)化軟件Optimus為平臺(tái)，利用有限元