复杂形状断面的薄壁梁车身骨架结构优化及程序设计

发布时间：2021-07-09 18:18

　　近年来,汽车行业竞争激烈,企业都在尽可能的缩短汽车产品的设计周期。在概念设计阶段,为了提高设计质量,降低研发成本,缩短设计周期,可以采用梁骨架模型进行车身设计。梁骨架模型是由薄壁梁连接而成,梁结构的断面形状决定整车的性能。因此,需要对薄壁梁的截面形状进行优化,以提高汽车结构的性能。首先,本文对比了不同的汽车优化模型,确定骨架模型适合本文的研究内容。其次,阐述了薄壁梁的刚度核算方法和制造工艺约束,并对薄壁梁的冲压成本进行了推导。接着,本文创新性地提出了一种截面形状优化方法,以获得低成本、高刚度、可制造、轻量化的薄壁梁。以梁截面面积为目标函数,建立具有截面刚度、可制造性、成本等多重约束的薄壁梁优化设计公式,并将约束按照非支配原理加入到单目标遗传算法中。运用MATLAB软件设计代码,以双室截面形状为例,验证了该方法的有效性。此外,由薄壁梁组成的简化车身框架可以有效地预测整体性能,包括重量、刚度和频率。因此,为了提高车身的整体性能,本文创新性地提出了一种同时考虑整车的重量、刚度和频率的截面形状优化方法。应用CarFrame软件计算不同断面形状的骨架模型的重量、刚度和频率,将得到的数据用人工神经... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

白车身简化模型

第2章车身梁骨架简化模型及断面几何特性求解7第2章车身梁骨架简化模型及断面几何特性求解车身梁骨架简化模型就是车身结构的缩减模型，指的是车身结构中，梁、柱等承载件的空间布置形式。白车身结构的布置空间受车辆总体外形和内部布置要求的约束。结构件的布置是否合理，可以通过缩减模型的载荷计算分析进行判断，这是车身结构设计初期极其重要和复杂的工作。2.1断面几何特性的求解简化模型能够有效地模拟出车身的静、动态刚度特性，其他特性不必在模型中反映出来。应用白车身各部分梁断面拉伸而成的梁单元，进行刚性连接搭建成白车身的简化模型。SUV汽车车架的白车身梁骨架简化模型如图2.1所示。图2.1复杂断面形状的薄壁梁汽车车架[74]2.1.1断面类型断面根据其腔室的数量可以分为开口、单室、双室、三室等[75]。开口断面并不封闭，仅由一个弯曲的金属板构成；双室及三室断面中，每一个腔室均为封闭的环形结构，各个腔室之间并没有交叉重叠的部分，如图2.2为一种双室断面形状示意图。图2.2双室断面形状

第2章车身梁骨架简化模型及断面几何特性求解7第2章车身梁骨架简化模型及断面几何特性求解车身梁骨架简化模型就是车身结构的缩减模型，指的是车身结构中，梁、柱等承载件的空间布置形式。白车身结构的布置空间受车辆总体外形和内部布置要求的约束。结构件的布置是否合理，可以通过缩减模型的载荷计算分析进行判断，这是车身结构设计初期极其重要和复杂的工作。2.1断面几何特性的求解简化模型能够有效地模拟出车身的静、动态刚度特性，其他特性不必在模型中反映出来。应用白车身各部分梁断面拉伸而成的梁单元，进行刚性连接搭建成白车身的简化模型。SUV汽车车架的白车身梁骨架简化模型如图2.1所示。图2.1复杂断面形状的薄壁梁汽车车架[74]2.1.1断面类型断面根据其腔室的数量可以分为开口、单室、双室、三室等[75]。开口断面并不封闭，仅由一个弯曲的金属板构成；双室及三室断面中，每一个腔室均为封闭的环形结构，各个腔室之间并没有交叉重叠的部分，如图2.2为一种双室断面形状示意图。图2.2双室断面形状

【参考文献】：
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[3]考虑系统不确定性的车辆主动悬架自适应模糊滑模控制[J]. 庞辉,梁军,王建平,刘凡.  振动与冲击. 2018(15)
[4]基于主动悬架的车辆主动侧倾控制研究[J]. 姚嘉凌,王蒙,李智宏,任杉,孙宁.  机械强度. 2018(03)
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硕士论文
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[3]基于梁—壳模型的城市客车车身结构轻量化研究[D]. 刘丹丹.长安大学 2017
[4]运输车辆悬架系统的动力学数值模拟与分析[D]. 刘得爱.天津大学 2016
[5]基于遗传算法的F公司卡车内饰车间平面布局优化研究[D]. 潘远超.吉林大学 2015
[6]F公司减速器装配线平衡研究[D]. 朱欣钰.吉林大学 2014
[7]某变速箱公司装配车间布局优化设计与方案评价研究[D]. 谷欣.吉林大学 2012
[8]基于精益生产的机加分厂的诊断与改善[D]. 关庆生.吉林大学 2011
[9]基于某型客车CAD模型的建立及动态特性仿真研究[D]. 孙云云.南京航空航天大学 2010
[10]镗杆振动的主动最优控制仿真研究[D]. 刘春颖.吉林大学 2007



本文编号：3274244