基于响应面模型的白车身轻量化优化方法
本文选题:轻量化 + 响应面模型 ; 参考:《湖南大学》2016年硕士论文
【摘要】:汽车工业的快速发展,给人们的生活带来方便的同时,也使得能源日益紧张,环境压力加剧。因此,提高汽车的能源使用效率和燃油经济性刻不容缓,汽车轻量化是实现上述目标的有效手段之一。白车身属于汽车的四大部件之一,是汽车上非常具有轻量化空间的部件。白车身的刚度和模态是车身设计时要考虑的最基本的性能,它们与汽车的安全性、舒适性以及可靠性等密切相关。因此,对汽车轻量化时,要着重考虑轻量化对刚度和模态性能的影响。本文围绕车身质量、弯曲刚度、扭转刚度、一阶弯曲模态以及一阶扭转模态等,通过响应面近似模型技术,对白车身某些部件的厚度尺寸和主断面的形状优化。论文的主要研究内容如下:(1)本文首先建立白车身刚度和模态分析的有限元模型,并在此基础上计算了白车身的弯曲刚度、扭转刚度、一阶弯曲模态以及一阶扭转模态。其次通过白车身的刚度试验和模态试验,与有限元分析结果对比,证明了有限元模型的准确性;(2)在有限元模型的基础上,分析了白车身某些部件的相对灵敏度,筛选需要进行尺寸优化的部件。运用拉丁超立方试验设计方法,采集设计变量与白车身刚度和模态的样本数据,在此基础上建立一阶响应面模型。经过验证,证明响应面模型的准确性,可以用来对白车身尺寸优化,并对该模型求解。经过尺寸优化,降低了白车身的质量;(3)运用网格变形技术建立白车身主断面形状变化的设计变量,并通过试验设计方法筛选对白车身刚度和模态影响显著的主断面,通过拉丁超立方方法建立了响应面模型,并对白车身主断面形状优化,显著地提高了白车身的刚度。
[Abstract]:The rapid development of automobile industry brings convenience to people's life, but also makes energy increasingly tense and environmental pressure intensified. Therefore, it is urgent to improve the energy efficiency and fuel economy of automobile. The white body is one of the four parts of the automobile. The stiffness and mode of the white body are the most basic performance that should be considered in the design of the body. They are closely related to the safety, comfort and reliability of the vehicle. Therefore, the influence of lightweight on stiffness and modal performance should be considered. Based on the mass, bending stiffness, torsional stiffness, first-order bending mode and first-order torsional mode of the body, the thickness and the shape of the main section of the body are optimized by using the response surface approximation model technique in this paper. The main contents of this paper are as follows: (1) in this paper, the finite element models of the stiffness and modal analysis of the white body are established, and the bending stiffness, torsional stiffness, first order bending mode and the first order torsional mode of the white body are calculated. Secondly, through the stiffness test and modal test of the white body, the accuracy of the finite element model is proved by comparing with the results of the finite element analysis. (2) on the basis of the finite element model, the relative sensitivity of some parts of the body is analyzed. Screen parts that require size optimization. Based on the Latin hypercube experimental design method, the first order response surface model is established by collecting the sample data of design variables and the stiffness and modal of the white body. It is proved that the response surface model is accurate and can be used to optimize the size of the body. After dimension optimization, the mass of white body is reduced. (3) the design variable of shape change of main section of white body is established by using mesh deformation technology, and the main section which has significant influence on stiffness and mode of white body is selected by means of experimental design method. The response surface model is established by the Latin hypercube method and the shape of the main section of the white body is optimized. The stiffness of the white body is improved significantly.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U463.82
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本文编号:1938626
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