基于壳单元参考面偏置的形貌优化研究

发布时间：2021-06-19 10:12

　　以形貌优化技术为核心,在改变结构形貌并提高结构刚度和强度的情况下,实现汽车轻量化。目前,借助商业有限元软件的形貌优化设计已经在汽车薄壁件的改进设计中得到了很多的应用,但是现有的形貌优化算法均只针对线性分析,仍存在较多的问题。本文提出了三种优化方法,以壳单元理论为基础,基于单元参考面偏置算法,通过数值优化与元胞自动机进行耦合,建立单元参考面偏置的混合元胞自动机结构优化系统,通过元胞更新及参数演化,得到最佳形貌优化结构。提出适用于瞬态冲击问题的铝合金型材结构优化方法,可用于开发新型铝合金车身结构件,在减轻重量的同时满足安全性设计要求,提高铝合金结构件的性能。该耦合方法是数值优化与单元偏置算法的结合,通过LS-DYNA中OFFSET关键字控制单元偏置距离的实现;提出元胞自动机与单元偏置算法的耦合方法,主要用于形貌优化,该方法基于元胞自动机建立单元偏置数学模型,通过编写MATLAB程序,实现结构的自动演化;以元胞自动机为基础,将单元偏置及材料的删减相结合,同时实现拓扑优化和形貌优化,结果表明采用该方法优化后的结果既实现了轻量化,又增强了结构刚度。通过三种方法优化结果与原始模型对比表明,采用本文... 

【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图３－１有限元模型??３．２．２结果与讨论??

３５Ｈｚ），以避免震动及噪声对行驶舒适性产生影响。此外，结构的模态也从一定程度上放映??了该结构的刚度，具有重要的参考价值。??最终根据以上３种工况所建立的有限元模型如图３－４所示，图中不同颜色表示的就是定??义不同单元偏置变量的部分。??（ｆ（??ａ．瞬态冲击动力学分析?ｂ．刚度分析?ｃ．模态分析??图３－４铝合金薄壁梁有限元模型??－２３－??

曝遵??Ｌ：：迷?Ｚ??图３－３铝合金矩形薄壁梁结构??研宄三种工况条件下结构的响应，如表３－２所示。三种工况均为汽车梁结构最典型的分??析类型，需要首先约束试样一端的所有平动与转动自由度。???表３－２铝合金薄壁梁结构加载工况???工况?ｍ．??分析类型?问题分类??１?１２３４５６自由度?刚性墙轴向压缩?瞬态冲击力学?非线性??２?１２３４５６自由度?ＦＸ＝１０Ｎ?静力学?线性???３?１２３４５６自由度?％?约束模态?线性??工况１研究该薄壁梁结构在轴向压缩变形过程中的变形行为，通过分析能够获得载荷－??位移曲线以及内能的变化，模拟车身纵梁结构在汽车发生碰撞时的变形系能过程。优秀的薄??壁梁结构能够在相同的变形量下吸收更多的能量，为车内乘员提供保护。??工况２研宄矩形薄壁梁梁的结构刚度，模拟汽车在承受低速非正向碰撞时，纵梁所受到??的弯曲作用，设计良好的纵梁应该能够承受较高的弯曲载荷而不发生失稳以及塑性变形，为??了降低低速碰撞时车身的维护成本。??工况３研究矩形薄壁梁的ＮＶＨ性能

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本文编号：3237619