基于局部拓扑优化技术的纯电动汽车车架轻量化研究
发布时间：2022-01-23 12:33
目前,制约汽车工业发展的两大难题分别是环境污染和能源危机,为解决以上问题,新能源汽车应运而生。制约新能源汽车发展的最大瓶颈是其续航里程,纯电动汽车轻量化是提高续航能力的重要举措。车架是整车的重要总成,车架轻量化可以有效的减少整车的质量,提高纯电动汽车的整车动力性能。本论文研究的是某型纯电动汽车车架,通过有限元软件Hyperworks进行车架的有限元仿真分析,发现其设计中的不足,并在保证汽车安全性的前提下,利用Optistruct优化模块研究了车架的初步局部拓扑优化,在初步优化的基础上,采用正交试验设计、二阶响应面模型和非线性规划等方法对车架实现了二次轻量化。（1）首先,创建该车架的网格模型,对其进行正面碰撞、模态、弯曲刚度、扭转刚度等分析,在优化之前保证车架安全性能满足相关国家标准。对车架初步轻量化选择的是优化区域中的小梁,把车架划分为三个优化区域,借助Optistruct优化模块完成局部拓扑优化工作。根据传力路径,在不改变梁的截面形状的前提下,使小梁的分布更加合理,提高小梁材料的有效利用率,降低优化区域的质量。把前围板侵入量、大梁变形量、一阶模态、弯曲刚度、扭转刚度作为约束条件。（2...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
白车身拓扑优化历程
电子科技大学硕士学位论文技术主要有拓扑优化技术、形状优化技术、尺寸优化技术、形貌优化技术。1. 拓扑优化技术拓扑优化技术是所有结构优化技术中的比较有发展前景和创新性，指的使在特定的设计区域内，寻求最好的材料分配和比较理想的传力路径，从而设计出一种质量最小的结构，同时优化结果要符合相关规范。拓扑模型中使用最多的插值模型主要包括，密度、拓扑函数描述、变厚度、均匀化等方法。如图 1-4 所示，该图是使用 Optistruct 模块对发动机进行拓扑优化的前后结果对比。
电子科技大学硕士学位论文越来越常见，是完成汽车轻量化的重要材料。目前，很多汽车企业的巨头都生产了全铝发动机和全铝车身，实现了汽车的轻量化。如图 1-5 所示，就是奥迪 A8 的全铝车身，它的车身总重量仅有 249kg，比使用传统钢铁材料的车身质量减轻许多，同时，车身刚度也有所增加，该车身不仅具有重量轻的优点，还有耐腐蚀性强以及安全性能高的优点。铝合金有很多优点的同时，但也有一些缺点，铝合金的弹性模量相对较低，铝合金结构易发生变形，同时它的焊接性也相对较差，这些缺陷制约了铝合金的进一步发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆粉碎机减速器齿轮基于二次非线性规划的优化方法[J]. 张国智,刘长辉. 新乡学院学报. 2019(03)
[2]基于响应面与遗传算法的前副车架轻量化优化[J]. 陈俊男,陈吉清,兰凤崇. 机械设计与制造工程. 2019(04)
[3]基于正交试验设计的车门系统参数优化[J]. 王镇江,何造,孙润. 机械强度. 2019(02)
[4]基于正碰CAE分析的车身纵梁结构优化设计[J]. 张立强. 计算机辅助工程. 2018(03)
[5]某载货汽车车架有限元分析及尺寸优化[J]. 于志新,曹全德,杨士通. 机械工程师. 2018(01)
[6]基于自由变形技术的汽车气动减阻优化[J]. 汪怡平,王涛,黎帅. 机械工程学报. 2017(09)
[7]基于拓扑优化的电动汽车车身结构概念设计[J]. 王文伟,姜卫远,高丰岭,程雨婷. 汽车安全与节能学报. 2016(02)
[8]基于OptiStruct的电动汽车车身骨架拓扑优化[J]. 葛东东,祝良荣,玄东吉. 科技通报. 2015(09)
[9]灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计[J]. 李奇,张勇,张成,周莎. 华侨大学学报(自然科学版). 2015(04)
[10]基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计[J]. 高云凯,张玉婷,方剑光. 同济大学学报(自然科学版). 2015(03)
博士论文
[1]基于多学科优化设计方法的白车身轻量化研究[D]. 卢放.吉林大学 2014
[2]基于代理模型的多目标优化方法及其在车身设计中的应用[D]. 陈国栋.湖南大学 2012
[3]多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究[D]. 崔新涛.天津大学 2007
[4]基于神经网络技术的结构可靠性分析与优化设计[D]. 张雷.吉林大学 2004
硕士论文
[1]基于HyperMesh的高强度车架轻量化分析研究[D]. 董浩博.西华大学 2017
[2]基于响应面模型的白车身轻量化优化方法[D]. 刘开勇.湖南大学 2016
[3]汽车侧围结构抗柱撞设计理论与方法研究[D]. 唐涛.湖南大学 2016
[4]考虑碰撞荷载的电动保洁车车架轻量化研究[D]. 史津竹.青岛大学 2015
[5]轿车追尾货车形态下的耐撞性研究[D]. 曹鹏飞.哈尔滨工业大学 2015
[6]基于汽车碰撞安全性的多材料混合轻量化设计[D]. 王玺文.湖南大学 2014
[7]基于正面碰撞的轿车车架轻量化研究[D]. 仪德涛.湖南大学 2014
[8]某SUV正面碰撞仿真分析及其优化[D]. 张乐平.湖南大学 2014
[9]基于有限元分析的某乘用车碰撞性能分析及结构优化[D]. 裴永胜.重庆理工大学 2013
[10]基于局部拓扑优化的客车车身轻量化研究[D]. 徐梓雯.吉林大学 2013
本文编号：3604358
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
白车身拓扑优化历程
电子科技大学硕士学位论文技术主要有拓扑优化技术、形状优化技术、尺寸优化技术、形貌优化技术。1. 拓扑优化技术拓扑优化技术是所有结构优化技术中的比较有发展前景和创新性，指的使在特定的设计区域内，寻求最好的材料分配和比较理想的传力路径，从而设计出一种质量最小的结构，同时优化结果要符合相关规范。拓扑模型中使用最多的插值模型主要包括，密度、拓扑函数描述、变厚度、均匀化等方法。如图 1-4 所示，该图是使用 Optistruct 模块对发动机进行拓扑优化的前后结果对比。
电子科技大学硕士学位论文越来越常见，是完成汽车轻量化的重要材料。目前，很多汽车企业的巨头都生产了全铝发动机和全铝车身，实现了汽车的轻量化。如图 1-5 所示，就是奥迪 A8 的全铝车身，它的车身总重量仅有 249kg，比使用传统钢铁材料的车身质量减轻许多，同时，车身刚度也有所增加，该车身不仅具有重量轻的优点，还有耐腐蚀性强以及安全性能高的优点。铝合金有很多优点的同时，但也有一些缺点，铝合金的弹性模量相对较低，铝合金结构易发生变形，同时它的焊接性也相对较差，这些缺陷制约了铝合金的进一步发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆粉碎机减速器齿轮基于二次非线性规划的优化方法[J]. 张国智,刘长辉. 新乡学院学报. 2019(03)
[2]基于响应面与遗传算法的前副车架轻量化优化[J]. 陈俊男,陈吉清,兰凤崇. 机械设计与制造工程. 2019(04)
[3]基于正交试验设计的车门系统参数优化[J]. 王镇江,何造,孙润. 机械强度. 2019(02)
[4]基于正碰CAE分析的车身纵梁结构优化设计[J]. 张立强. 计算机辅助工程. 2018(03)
[5]某载货汽车车架有限元分析及尺寸优化[J]. 于志新,曹全德,杨士通. 机械工程师. 2018(01)
[6]基于自由变形技术的汽车气动减阻优化[J]. 汪怡平,王涛,黎帅. 机械工程学报. 2017(09)
[7]基于拓扑优化的电动汽车车身结构概念设计[J]. 王文伟,姜卫远,高丰岭,程雨婷. 汽车安全与节能学报. 2016(02)
[8]基于OptiStruct的电动汽车车身骨架拓扑优化[J]. 葛东东,祝良荣,玄东吉. 科技通报. 2015(09)
[9]灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计[J]. 李奇,张勇,张成,周莎. 华侨大学学报(自然科学版). 2015(04)
[10]基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计[J]. 高云凯,张玉婷,方剑光. 同济大学学报(自然科学版). 2015(03)
博士论文
[1]基于多学科优化设计方法的白车身轻量化研究[D]. 卢放.吉林大学 2014
[2]基于代理模型的多目标优化方法及其在车身设计中的应用[D]. 陈国栋.湖南大学 2012
[3]多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究[D]. 崔新涛.天津大学 2007
[4]基于神经网络技术的结构可靠性分析与优化设计[D]. 张雷.吉林大学 2004
硕士论文
[1]基于HyperMesh的高强度车架轻量化分析研究[D]. 董浩博.西华大学 2017
[2]基于响应面模型的白车身轻量化优化方法[D]. 刘开勇.湖南大学 2016
[3]汽车侧围结构抗柱撞设计理论与方法研究[D]. 唐涛.湖南大学 2016
[4]考虑碰撞荷载的电动保洁车车架轻量化研究[D]. 史津竹.青岛大学 2015
[5]轿车追尾货车形态下的耐撞性研究[D]. 曹鹏飞.哈尔滨工业大学 2015
[6]基于汽车碰撞安全性的多材料混合轻量化设计[D]. 王玺文.湖南大学 2014
[7]基于正面碰撞的轿车车架轻量化研究[D]. 仪德涛.湖南大学 2014
[8]某SUV正面碰撞仿真分析及其优化[D]. 张乐平.湖南大学 2014
[9]基于有限元分析的某乘用车碰撞性能分析及结构优化[D]. 裴永胜.重庆理工大学 2013
[10]基于局部拓扑优化的客车车身轻量化研究[D]. 徐梓雯.吉林大学 2013
本文编号：3604358
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