汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設計網(wǎng)格系統(tǒng)研究及應用.pdf

1、隨著我國汽車保有量的逐年增長，汽車工業(yè)在蓬勃發(fā)展的同時，也受到了能源和環(huán)境等問題帶來的挑戰(zhàn)。在汽車的研發(fā)過程中，數(shù)值仿真是被廣泛應用的技術手段，它極大地縮短了研發(fā)周期，大幅度降低了開發(fā)的費用。而隨著全球化的深入，不同零部件的設計生產(chǎn)商分布在全球各地，如何有效地協(xié)同各方進行仿真設計，同時保護各方的知識產(chǎn)權不在協(xié)作中受到侵犯，成為了各汽車生產(chǎn)商所關心的問題。與此同時，面對數(shù)值模型的精細化程度的日益提高，數(shù)值仿真對計算資源和計算效率的要求也不

2、斷增加，以此為基礎的優(yōu)化設計則由于對計算資源更高的要求而無法得到更廣泛的應用。本文的研究正是基于這個背景展開的，根據(jù)網(wǎng)格計算的分布、協(xié)同，以及資源共享的特性，本文進行了基于網(wǎng)格的汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設計平臺的研究。
　　本文首先對研究過程中所涉及的主要理論和方法，包括網(wǎng)格社區(qū)的基本理論，多學科優(yōu)化方法和不同的優(yōu)化算法進行了總結。在研究了網(wǎng)格環(huán)境對并行優(yōu)化算法效率影響后，針對網(wǎng)格社區(qū)的特點，提出了一種改進的粒子群算法，將時間因子引入算

3、法中，使得因網(wǎng)格計算環(huán)境造成的粒子群同步耗時長的缺陷得到了彌補，這類改進對汽車結構在網(wǎng)格社區(qū)中的優(yōu)化有著十分重要的意義。
　　針對汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設計的特點，本文利用網(wǎng)格的OGSA架構，采用網(wǎng)格中間件技術，構建了包含四個層次的網(wǎng)格平臺。在此基礎上，本文對為汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設計提供具體功能支持的網(wǎng)格應用中間件的構造、分類和執(zhí)行方式進行了深入的探討，同時研究了網(wǎng)格社區(qū)資源的封裝和部署方法，以及對網(wǎng)格社區(qū)資源的評價和調(diào)度準則。在確立

4、了系統(tǒng)的架構和關鍵技術之后，本文根據(jù)汽車結構協(xié)同仿真和優(yōu)化設計的典型流程，歸納了這一應用網(wǎng)格系統(tǒng)的整體需求，在此基礎上對系統(tǒng)的整體架構進行了設計。網(wǎng)格應用系統(tǒng)的功能分為協(xié)同仿真和優(yōu)化設計兩部分，圍繞這兩大功能模塊，本文對網(wǎng)格系統(tǒng)的實現(xiàn)方式進行了詳盡的闡述，并介紹了完成系統(tǒng)與網(wǎng)格用戶交互的網(wǎng)頁Portal。
　　在實際的應用中，通過兩個實例驗證了網(wǎng)格應用系統(tǒng)的功效。首先根據(jù)國內(nèi)某汽車廠商的研發(fā)需求，對某一自主研發(fā)的新車型進行了白車身

5、和車門的協(xié)同仿真設計。并利用協(xié)同仿真平臺，對此白車身模型的模態(tài)、剛度性能和頂壓性能進行了有限元仿真分析。在仿真計算的基礎上，應用網(wǎng)格系統(tǒng)的汽車優(yōu)化設計模塊，對白車身進行了基于頂壓性能、剛度和模態(tài)的輕量化設計。在第二個實例中，利用網(wǎng)格應用系統(tǒng)對某自主研發(fā)車型的乘員約束系統(tǒng)進行了協(xié)同仿真設計，并利用網(wǎng)格系統(tǒng)的Portal，對乘員約束系統(tǒng)中的相關參數(shù)進行了優(yōu)化。在網(wǎng)格平臺上所進行的基于數(shù)值仿真的優(yōu)化設計實現(xiàn)了優(yōu)化任務的Web化管理和數(shù)值計算的