基于组合代理模型的汽车正面碰撞稳健性多目标优化研究
发布时间：2022-01-21 14:56
我国的汽车保有量随着经济水平的发展和道路交通情况的提升呈现爆发的趋势,同时也带来了一系列的安全性问题。车辆耐撞性和安全性的问题非常复杂,发生交通事故时车辆结构的安全性和驾乘人员的人身安全有很重要的关系。在实际生产制造时由加工技术、材料参数和夹具位置带来的不确定性会对汽车板件的性能产生直接的影响,从而影响汽车的碰撞安全性。因此对汽车正面碰撞的关键吸能板件进行多目标稳健性优化设计对于提高汽车的碰撞安全性具有重要意义。本文针对汽车正面碰撞安全性问题,考虑稳健性以及安全性,在混合代理模型的基础上,研究了多目标优化方法,提高了汽车正面碰撞的结构耐撞性。论文的主要研究内容如下:首先对汽车正面碰撞模型进行有限元的仿真计算,将整车位移、汽车横梁速度及加速度、发动机下部加速度及刚性壁反作用力等关键指标的仿真结果与实验结果进行比较,验证其可用性。对汽车前端关键吸能板件进行灵敏度分析选取设计变量,选择B柱峰值加速度、踏板侵入量以及车辆质量为优化目标,力求达到B柱峰值加速度最小、踏板侵入量最小、车辆质量最小的目标。为了提高优化效率、降低成本,选择用代理模型代替有限元模型进行分析计算,为了保证整车多目标优化的模...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
田口稳健性设计优化模型[54]
2汽车正面碰撞有限元模型的验证72汽车正面碰撞有限元模型的验证车辆的正面碰撞过程是一个瞬间且复杂的过程，涉及以塑性变形为特征的材料非线性和以接触摩擦为特征的非线性范围[82]，需要使用非线性的分析软件对其进行运算，该方法离散了延续性的整体，但各个组件靠节点相关联[14]，通过计算可以获得系统各个组件的速度、加速度、应力和应变分布等曲线，但是需要较高的硬件水平和较长的计算用时。汽车的被动安全研究经常把动力学和有限元模型一同进行建模及运算[83]，不仅充分体现了有限元法的优势，而且通过局部多刚体的过程提高了运算的速度[84]，在实际应用中的效果非常令人满意。2.1有限元模型的仿真计算本文中采用的汽车有限元模型是福特公司生产的金牛座车型，原始的有限元模型来自于美国国家公路交通安全管理局。汽车有限元模型共有796个部件、936234个节点数、1064611个单元，总质量为1.635t。整车有限元模型如图2.1所示：图2.1汽车有限元模型Figure2.1Automotivefiniteelementmodel为了采集车辆正面碰撞过程中不同部位的速度、加速度及力的变化，在车辆的座椅横梁、发动机部位设置了传感器，以采集和输出整个碰撞过程中的数据。传感器布置情况如图2.2所示。
重庆大学硕士学位论文8图2.2汽车传感器布置Figure2.2Automotivesensorlayout图2.3汽车100%正面碰撞有限元模型示意图Figure2.3Finiteelementmodelofcarfrontalcollision在本文中使用Ls-Dyna有限元分析软件对汽车的正面碰撞进行仿真和计算，得到d3plot文件来查看碰撞过程中整个车辆的状态。由于美国国家公路交通安全管理局已经对该汽车模型进行了实车的正面碰撞试验，因此在此采用相同的标准对其进行进一步的优化设计，初始碰撞速度定义为56.3km/h，模拟汽车碰撞过程的持续时间设置为150ms，本文每30ms绘制一次整车的变形时序图，如图2.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析[J]. 郑何妍,卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[2]考虑随机和认知混合不确定性的稳健性分析与稳健设计方法[J]. 郭惠昕,锁斌,张干清. 机械科学与技术. 2018(05)
[3]基于稳健性多目标优化的微客尾门轻量化设计[J]. 袁廷辉,倪士林,王霄,刘会霞. 机电工程. 2017(08)
[4]基于6σ稳健性的轧制差厚板车门优化设计[J]. 朱茂桃,朱彩帆,郭佳欢,钱洋. 中国机械工程. 2017(08)
[5]基于6σ稳健设计的轿车侧碰车身B柱轻量化研究[J]. 邱瑞斌,陈园,雷飞,杨绍勇,李勇俊. 机械强度. 2016(03)
[6]纯电动汽车的碰撞相容性与NVH多目标拓扑优化[J]. 雷正保,肖林辉,阳彪,宁寒. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(01)
[7]基于6σ稳健性的车门多学科优化设计[J]. 朱茂桃,郭佳欢,钱洋,刘涛. 汽车技术. 2015(12)
[8]基于稳健性和多目标优化的车顶结构轻量化设计研究[J]. 周定智,王霄,刘会霞,苏占龙,高传玉. 机电工程. 2015(09)
[9]基于行人小腿保护的保险杠结构稳健性优化设计[J]. 钱立军,宋佳,谷先广. 中国机械工程. 2015(07)
[10]汽车被动安全性及碰撞仿真研究综述[J]. 曹静静,潘福全,张丽霞,刘涛,孙杨. 山东交通科技. 2013(04)
博士论文
[1]求解多目标优化问题的NWSA研究及其工程应用[D]. 杨光.吉林大学 2015
[2]汽车振动与噪声的稳健性研究[D]. 熊建强.南昌大学 2015
[3]基于响应曲面法的多响应稳健性参数优化方法研究[D]. 王晶.天津大学 2009
[4]稳健设计建模及优化方法研究[D]. 许焕卫.大连理工大学 2009
[5]汽车碰撞安全性设计与改进技术[D]. 张维刚.湖南大学 2002
硕士论文
[1]汽车小偏置碰撞仿真分析及拓扑优化设计[D]. 孙博.大连理工大学 2018
[2]基于某国产混合动力SUV汽车碰撞电安全研究[D]. 张沈生.南昌大学 2018
[3]某型SUV车身结构性能分析及稳健性优化方法的应用研究[D]. 王栋.南昌大学 2018
[4]基于混合代理模型汽车碰撞稳健性多目标优化研究[D]. 骆雷.重庆大学 2018
[5]基于田口方法及有限元分析的汽车顶盖工艺参数优化的应用研究[D]. 孟伟.沈阳大学 2017
[6]某车型的正面碰撞模拟仿真分析[D]. 杨成国.沈阳工业大学 2017
[7]面向用户体验的异构网络多业务资源分配策略研究[D]. 盛冲.浙江工业大学 2017
[8]某型轿车正面碰撞结构耐撞性优化设计研究[D]. 李晓勇.合肥工业大学 2017
[9]基于组合代理模型的汽车碰撞安全性多目标优化研究[D]. 高轶男.重庆大学 2016
[10]某皮卡车异常振动的故障分析与结构优化研究[D]. 邓书朝.合肥工业大学 2016
本文编号：3600478
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
田口稳健性设计优化模型[54]
2汽车正面碰撞有限元模型的验证72汽车正面碰撞有限元模型的验证车辆的正面碰撞过程是一个瞬间且复杂的过程，涉及以塑性变形为特征的材料非线性和以接触摩擦为特征的非线性范围[82]，需要使用非线性的分析软件对其进行运算，该方法离散了延续性的整体，但各个组件靠节点相关联[14]，通过计算可以获得系统各个组件的速度、加速度、应力和应变分布等曲线，但是需要较高的硬件水平和较长的计算用时。汽车的被动安全研究经常把动力学和有限元模型一同进行建模及运算[83]，不仅充分体现了有限元法的优势，而且通过局部多刚体的过程提高了运算的速度[84]，在实际应用中的效果非常令人满意。2.1有限元模型的仿真计算本文中采用的汽车有限元模型是福特公司生产的金牛座车型，原始的有限元模型来自于美国国家公路交通安全管理局。汽车有限元模型共有796个部件、936234个节点数、1064611个单元，总质量为1.635t。整车有限元模型如图2.1所示：图2.1汽车有限元模型Figure2.1Automotivefiniteelementmodel为了采集车辆正面碰撞过程中不同部位的速度、加速度及力的变化，在车辆的座椅横梁、发动机部位设置了传感器，以采集和输出整个碰撞过程中的数据。传感器布置情况如图2.2所示。
重庆大学硕士学位论文8图2.2汽车传感器布置Figure2.2Automotivesensorlayout图2.3汽车100%正面碰撞有限元模型示意图Figure2.3Finiteelementmodelofcarfrontalcollision在本文中使用Ls-Dyna有限元分析软件对汽车的正面碰撞进行仿真和计算，得到d3plot文件来查看碰撞过程中整个车辆的状态。由于美国国家公路交通安全管理局已经对该汽车模型进行了实车的正面碰撞试验，因此在此采用相同的标准对其进行进一步的优化设计，初始碰撞速度定义为56.3km/h，模拟汽车碰撞过程的持续时间设置为150ms，本文每30ms绘制一次整车的变形时序图，如图2.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析[J]. 郑何妍,卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[2]考虑随机和认知混合不确定性的稳健性分析与稳健设计方法[J]. 郭惠昕,锁斌,张干清. 机械科学与技术. 2018(05)
[3]基于稳健性多目标优化的微客尾门轻量化设计[J]. 袁廷辉,倪士林,王霄,刘会霞. 机电工程. 2017(08)
[4]基于6σ稳健性的轧制差厚板车门优化设计[J]. 朱茂桃,朱彩帆,郭佳欢,钱洋. 中国机械工程. 2017(08)
[5]基于6σ稳健设计的轿车侧碰车身B柱轻量化研究[J]. 邱瑞斌,陈园,雷飞,杨绍勇,李勇俊. 机械强度. 2016(03)
[6]纯电动汽车的碰撞相容性与NVH多目标拓扑优化[J]. 雷正保,肖林辉,阳彪,宁寒. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(01)
[7]基于6σ稳健性的车门多学科优化设计[J]. 朱茂桃,郭佳欢,钱洋,刘涛. 汽车技术. 2015(12)
[8]基于稳健性和多目标优化的车顶结构轻量化设计研究[J]. 周定智,王霄,刘会霞,苏占龙,高传玉. 机电工程. 2015(09)
[9]基于行人小腿保护的保险杠结构稳健性优化设计[J]. 钱立军,宋佳,谷先广. 中国机械工程. 2015(07)
[10]汽车被动安全性及碰撞仿真研究综述[J]. 曹静静,潘福全,张丽霞,刘涛,孙杨. 山东交通科技. 2013(04)
博士论文
[1]求解多目标优化问题的NWSA研究及其工程应用[D]. 杨光.吉林大学 2015
[2]汽车振动与噪声的稳健性研究[D]. 熊建强.南昌大学 2015
[3]基于响应曲面法的多响应稳健性参数优化方法研究[D]. 王晶.天津大学 2009
[4]稳健设计建模及优化方法研究[D]. 许焕卫.大连理工大学 2009
[5]汽车碰撞安全性设计与改进技术[D]. 张维刚.湖南大学 2002
硕士论文
[1]汽车小偏置碰撞仿真分析及拓扑优化设计[D]. 孙博.大连理工大学 2018
[2]基于某国产混合动力SUV汽车碰撞电安全研究[D]. 张沈生.南昌大学 2018
[3]某型SUV车身结构性能分析及稳健性优化方法的应用研究[D]. 王栋.南昌大学 2018
[4]基于混合代理模型汽车碰撞稳健性多目标优化研究[D]. 骆雷.重庆大学 2018
[5]基于田口方法及有限元分析的汽车顶盖工艺参数优化的应用研究[D]. 孟伟.沈阳大学 2017
[6]某车型的正面碰撞模拟仿真分析[D]. 杨成国.沈阳工业大学 2017
[7]面向用户体验的异构网络多业务资源分配策略研究[D]. 盛冲.浙江工业大学 2017
[8]某型轿车正面碰撞结构耐撞性优化设计研究[D]. 李晓勇.合肥工业大学 2017
[9]基于组合代理模型的汽车碰撞安全性多目标优化研究[D]. 高轶男.重庆大学 2016
[10]某皮卡车异常振动的故障分析与结构优化研究[D]. 邓书朝.合肥工业大学 2016
本文编号：3600478
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3600478.html
