基于仿生原理的电动轻卡车架轻量化优化设计
发布时间：2021-04-20 04:28
汽车轻量化技术能够显著促进燃油车节能减排降耗、提升纯电动汽车续航里程,已成为各国政府与汽车企业所关注的核心技术。国内商用车由于材料应用单一、轻量化程度低,整备质量比发达国家同类汽车重10%-15%,具有潜在的轻量化需求。然而,在商用车优化设计中多采用传统的设计手段,无法实现最大程度的轻量化潜力挖掘。针对以上问题,本文以电动轻卡车架为研究对象,基于仿生原理,采用有限元模拟、理论计算以及DOE试验设计等手段对车架进行了轻量化优化设计的研究。研究成果对促进汽车的轻量化设计具有一定的理论价值和工程实践意义。本文的主要研究内容如下:（1）基于材料力学理论计算,发现薄壁中空封闭截面的抗弯、抗扭截面系数都大于实心截面;基于Optistruct验证了竹竿截面不同部位材料对整体刚度的贡献度不同,与风载和受力点处切线夹角有关;基于Optistruct验证了在同一减重的前提下,椭圆形减重孔有利于提高梁的扭转刚度。即说明薄壁中空封闭截面、不等厚封闭截面和椭圆形减重孔具有高刚度特性。（2）将竹竿高刚度生物特性应用到方形截面梁设计中,并进一步研究了方形梁截面抗扭系数It在不同截面面积下随截面...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 课题的研究背景
1.2 国内外研究现状及存在的问题
1.2.1 车架结构优化技术研究现状
1.2.2 车架轻质材料应用技术研究现状
1.2.3 仿生学在工程领域中的研究现状
1.2.4 存在的问题
1.3 课题来源、研究目的及意义
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究目的
1.3.3 研究意义
1.4 研究内容及研究方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
第2章 仿生设计学理论基础及应用
2.1 仿生设计学理论基础
2.1.1 仿生设计的思维方法
2.1.2 仿生设计的程序
2.1.3 仿生设计内容
2.2 自然界中高刚度的生物特征
2.3 竹竿的高刚度生物力学特征
2.3.1 薄壁中空封闭截面特征
2.3.2 不等厚封闭截面特征
2.3.3 竹竿截面的细观特征
2.4 基于模糊数学理论的相似性评价
2.4.1 相似性评价理论
2.4.2 竹竿与梁结构的相似度量化分析
2.5 仿生梁结构设计方法
2.5.1 仿生梁截面设计
2.5.2 仿生梁减重孔设计
2.6 本章小结
第3章 电动轻卡车架有限元建模及分析
3.1 电动轻卡车架有限元建模
3.2 车架准静态强度分析
3.2.1 弯曲工况
3.2.2 扭转工况
3.2.3 转弯工况
3.2.4 制动工况
3.3 车架刚度分析
3.3.1 车架弯曲刚度计算分析
3.3.2 车架扭转刚度计算分析
3.4 车架模态分析
3.5 本章小结
第4章 基于灵敏度电动轻卡车架仿生结构优化设计
4.1 车架结构扭转刚度灵敏度分析
4.1.1 灵敏度分析方法理论
4.1.2 车架扭转刚度对梁的灵敏度分析
4.1.3 车架重量对梁的灵敏度分析
4.1.4 相对灵敏度分析
4.2 车架关键横梁仿生优化设计
4.2.1 车架关键横梁截面尺寸设计
4.2.2 车架关键横梁减重孔设计
4.3 结构优化后的车架力学性能分析
4.3.1 车架刚度性能验证
4.3.2 车架强度性能验证
4.3.3 车架模态性能验证
4.4 本章小结
第5章 基于遗传算法的仿生车架材料优化设计
5.1 遗传算法优化理论
5.2 仿生车架的材料匹配设计
5.2.1 试验设计
5.2.2 基于正交试验的材料匹配设计
5.3 钢铝复合车架厚度优化设计
5.3.1 建立优化模型
5.3.2 优化结果分析
5.4 钢铝混合车架力学性能分析
5.4.1 车架刚度性能验证
5.4.2 车架强度性能验证
5.4.3 车架模态性能验证
5.5 本章小结
第6章 结论
6.1 研究总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果
本文编号：3148973
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 课题的研究背景
1.2 国内外研究现状及存在的问题
1.2.1 车架结构优化技术研究现状
1.2.2 车架轻质材料应用技术研究现状
1.2.3 仿生学在工程领域中的研究现状
1.2.4 存在的问题
1.3 课题来源、研究目的及意义
1.3.1 课题来源
1.3.2 研究目的
1.3.3 研究意义
1.4 研究内容及研究方法
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究方法
第2章 仿生设计学理论基础及应用
2.1 仿生设计学理论基础
2.1.1 仿生设计的思维方法
2.1.2 仿生设计的程序
2.1.3 仿生设计内容
2.2 自然界中高刚度的生物特征
2.3 竹竿的高刚度生物力学特征
2.3.1 薄壁中空封闭截面特征
2.3.2 不等厚封闭截面特征
2.3.3 竹竿截面的细观特征
2.4 基于模糊数学理论的相似性评价
2.4.1 相似性评价理论
2.4.2 竹竿与梁结构的相似度量化分析
2.5 仿生梁结构设计方法
2.5.1 仿生梁截面设计
2.5.2 仿生梁减重孔设计
2.6 本章小结
第3章 电动轻卡车架有限元建模及分析
3.1 电动轻卡车架有限元建模
3.2 车架准静态强度分析
3.2.1 弯曲工况
3.2.2 扭转工况
3.2.3 转弯工况
3.2.4 制动工况
3.3 车架刚度分析
3.3.1 车架弯曲刚度计算分析
3.3.2 车架扭转刚度计算分析
3.4 车架模态分析
3.5 本章小结
第4章 基于灵敏度电动轻卡车架仿生结构优化设计
4.1 车架结构扭转刚度灵敏度分析
4.1.1 灵敏度分析方法理论
4.1.2 车架扭转刚度对梁的灵敏度分析
4.1.3 车架重量对梁的灵敏度分析
4.1.4 相对灵敏度分析
4.2 车架关键横梁仿生优化设计
4.2.1 车架关键横梁截面尺寸设计
4.2.2 车架关键横梁减重孔设计
4.3 结构优化后的车架力学性能分析
4.3.1 车架刚度性能验证
4.3.2 车架强度性能验证
4.3.3 车架模态性能验证
4.4 本章小结
第5章 基于遗传算法的仿生车架材料优化设计
5.1 遗传算法优化理论
5.2 仿生车架的材料匹配设计
5.2.1 试验设计
5.2.2 基于正交试验的材料匹配设计
5.3 钢铝复合车架厚度优化设计
5.3.1 建立优化模型
5.3.2 优化结果分析
5.4 钢铝混合车架力学性能分析
5.4.1 车架刚度性能验证
5.4.2 车架强度性能验证
5.4.3 车架模态性能验证
5.5 本章小结
第6章 结论
6.1 研究总结
6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果
本文编号：3148973
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3148973.html
