概念設(shè)計階段基于P1N1植物生長算法的車身梁類截面快速設(shè)計研究.pdf

1、隨著汽車行業(yè)的發(fā)展以及汽車市場競爭的日益激烈，消費者對汽車強(qiáng)度、剛度、安全等性能要求也日益增高，概念設(shè)計階段在整車開發(fā)過程中有著舉足輕重的作用，在這階段進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)設(shè)計，對整車開發(fā)成本的降低及生產(chǎn)周期的縮短起著重要的作用。由于車身的截面對汽車的剛度、強(qiáng)度、安全等性能有直接的影響，因此在概念設(shè)計階段對汽車車身關(guān)鍵截面進(jìn)行合理的有效設(shè)計，對整個車身的開發(fā)過程有至關(guān)重要的意義。
　　本文針對在概念設(shè)計階段對車身關(guān)鍵截面進(jìn)行高效設(shè)計這一需

2、求，提出了一種基于P1N1植物生長算法的截面快速優(yōu)化方法。首先，結(jié)合汽車車身關(guān)鍵截面數(shù)據(jù)庫，建立了車身骨架的梁截面簡化模型并進(jìn)行了誤差對比分析。其次，通過多工況約束對車身簡化模型進(jìn)行梁截面的非對稱優(yōu)化設(shè)計。最終利用P1N1植物生長算法完成了對梁截面形狀和厚度同步優(yōu)化，實現(xiàn)概念設(shè)計階段關(guān)鍵截面的快速設(shè)計。本文主要內(nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合汽車車身關(guān)鍵截面數(shù)據(jù)庫，建立了車身梁單元簡化模型。在彎曲、扭轉(zhuǎn)剛度、扭轉(zhuǎn)模態(tài)工況下對建立的簡化力

3、學(xué)模型與有限元模型進(jìn)行誤差對比分析，為后文詳細(xì)截面設(shè)計提供依據(jù)。
　　(2)對已建立的簡化模型，設(shè)置矩形梁截面的相鄰兩邊厚度為不同的變量，對梁截面進(jìn)行了非對稱的截面參數(shù)優(yōu)化，避免了以往截面力學(xué)參數(shù)求取時將截面簡化成等厚截面的主慣性積為零的不足。通過將矩形的相鄰邊厚度設(shè)為兩個變量（剩下兩條邊為固定值），以及矩形的長寬，每根梁共四個參數(shù)，根據(jù)扭轉(zhuǎn)模態(tài)、彎曲剛度工況、扭轉(zhuǎn)剛度工況、正面碰撞簡化工況、側(cè)面碰撞簡化工況、偏置碰撞簡化工況六種

4、工況進(jìn)行約束，最終求得了關(guān)鍵梁截面的力學(xué)參數(shù)的優(yōu)化值，為后面截面詳細(xì)設(shè)計做鋪墊。
　　(3)介紹了模擬植物生長算法的發(fā)展進(jìn)程及應(yīng)用，通過改進(jìn)模擬植物生長算法得到了適用于截面優(yōu)化的P1N1植物生長算法，通過提取出截面數(shù)據(jù)庫中的截面節(jié)點坐標(biāo)以及截面性能參數(shù)，將數(shù)據(jù)庫中梁截面的節(jié)點坐標(biāo)作為設(shè)計變量，導(dǎo)入到P1N1植物生長優(yōu)化算法中進(jìn)行優(yōu)化，從而控制梁截面的形狀及厚度。建立了基于P1N1植物生長算法的相關(guān)數(shù)學(xué)模型，并編制了相應(yīng)的程序，通過