轿车车身关键零部件优化设计

发布时间：2017-10-16 21:10

  本文关键词：轿车车身关键零部件优化设计

  更多相关文章： 白车身 轻量化 参数化模型 近似模型 多目标优化设计

【摘要】：随着社会的不断发展,汽车作为主要交通工具渐渐的融入了人们的生活,成为生活必需品,它让人们的生活变得快捷,扩展了人们的交往范围,给人以旅行的方便。然而,如今人们对汽车的要求不再停留在简单的代步工具,汽车要让车外和车内的人都安全,要让对资源的消耗更少,也要对环境的影响尽可能小。也就是说,汽车能否在未来社会发展中占据一席之地,它在安全、节能和环保方面的表现则显得尤为关键。因此,汽车轻量化的概念由此而被提出,这一概念也是现今汽车企业和工程师绞尽脑汁,倾注心血的重要研究方向。本文以国内外汽车轻量化情况为背景,结合当今轻量化技术,对国内某品牌轿车车身进行了轻量化优化设计。以该白车身重量为目标函数,以弯曲刚度、扭转刚度、一阶模态、一阶弯曲模态和一阶扭转模态等性能为约束条件最终实现了白车身减重的目的。首先运用SFE-CONCEPT软件建立白车身隐式参数化模型,从而得到参数化有限元模型;其次将得到的参数化模型与CATIA几何模型进行比较,从而证明了参数化模型的正确性;最后采用全因子、正交、优化拉丁等方法进行试验设计,响应面和神经网络等方法构建近似模型,通过对近似模型的优化,从而得到满足静态和动态性能的轻量化车身。依据轻量化系数对本文的轻量化结果进行评价,优化前白车身轻量化系数为L0=5.92,优化后白车身轻量化系数为Lt=4.90,轻量化率17.23%,证明了本文轻量化方法的可行性。
【关键词】：白车身 轻量化 参数化模型 近似模型 多目标优化设计
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 主要符号表10-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 汽车轻量化设计国内外研究情况11-14
• 1.2.1 基于有限元的轻量化设计方法12
• 1.2.2 结构轻量化优化设计方法12-13
• 1.2.3 基于灵敏度分析的车身结构轻量化设计13
• 1.2.4 拓扑、形貌和尺寸优化轻量化设计方法13-14
• 1.3 本课题主要研究的内容14-16
• 第2章 轿车白车身隐式参数化建模16-29
• 2.1 白车身参数化建模概述16
• 2.2 SFE-CONCEPT软件简介16-19
• 2.3 隐式参数化模型的构成元素19-20
• 2.3.1 基本元素19-20
• 2.3.2 高级构成元素20
• 2.4 构建白车身参数化模型20-25
• 2.4.1 发动机舱模块参数化建模21-22
• 2.4.2 地板模块参数化建模22-23
• 2.4.3 侧围和顶盖模块参数化建模23-25
• 2.4.4 白车身参数化模型25
• 2.5 SFE-CONCEPT隐式参数化模型的性能和特点25-27
• 2.5.1 模型变化自由度高25
• 2.5.2 控制参数少25-26
• 2.5.3 拓扑映射连接关系26-27
• 2.6 白车身有限元模型27-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第3章 白车身隐式参数化模型的验证29-38
• 3.1 白车身刚度仿真分析29-33
• 3.1.1 弯曲刚度计算方法29-31
• 3.1.2 扭转刚度模拟计算31-33
• 3.2 白车身模态仿真分析33-36
• 3.2.1 白车身模态概述33-34
• 3.2.2 模态分析理论34-35
• 3.2.3 白车身模态分析35-36
• 3.3 SFE-CONCEPT有限元模型正确性验证36
• 3.4 本章小结36-38
• 第4章 白车身多目标轻量化优化设计方法38-55
• 4.1 白车身多目标优化38
• 4.2 DOE试验设计38-44
• 4.2.1 DOE试验设计概述38-39
• 4.2.2 常用的DOE试验设计方法39-41
• 4.2.3 设计变量灵敏度分析41-44
• 4.3 近似模型44-50
• 4.3.1 近似模型方法概述44-45
• 4.3.2 常用的近似模型及其原理45-48
• 4.3.3 近似模型的误差分析48-49
• 4.3.4 近似数学模型的创建49-50
• 4.4 多目标优化设计50-54
• 4.4.1 多目标算法50-52
• 4.4.2 多目标优化设计流程及目标制定52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 基于车身结构隐式参数化模型的多目标轻量化设计55-72
• 5.1 白车身尺寸优化55-59
• 5.1.1 优化变量的确定55
• 5.1.2 DOE试验设计55-57
• 5.1.3 构建近似模型57
• 5.1.4 白车身尺寸优化57-59
• 5.2 白车身局部形状优化59-62
• 5.2.1 优化变量的确定60
• 5.2.2 DOE试验设计60-61
• 5.2.3 构建近似模型61
• 5.2.4 局部形状优化61-62
• 5.3 白车身零件厚度优化62-67
• 5.3.1 优化变量的确定63-64
• 5.3.2 DOE试验设计64
• 5.3.3 构建近似模型64-65
• 5.3.4 厚度尺寸优化65-67
• 5.4 灵敏度与工程师经验选取设计变量的比较67-69
• 5.5 轻量化前后白车身轻量化系数对比69-70
• 5.6 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文77

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