汽车车身模块化概念设计理论与方法研究

发布时间：2022-07-08 16:21

　　汽车车身的研发是一项非常复杂的工作,通常可以分成:概念设计阶段和详细设计阶段。概念设计阶段需要对车身结构的静态特性、动态特性和耐撞性等进行早期地预测,为后期车身结构的详细设计提供有力的数据支撑,能够有效地减小制造风险和设计时间。然而,在传统的车身结构设计过程中,概念设计阶段能够获得的车身结构数据十分地有限,通常无法进行快速有效的结构性能验证,造成了以竞品车型为参照和工程师经验为主导的车身逆向设计成为了汽车制造企业中主流的设计方法。这种方法导致了车身的结构设计工作量大、可靠性低和周期长等不利因素。因此,在概念设计阶段寻找以结构参数为基础、全局优化为导向及结构性能为目标的正向设计方法对汽车车身的结构设计至关重要。本文以实现有效的汽车车身模块化概念设计为目的,对车身模块化概念设计的理论和方法进行了较为深入的研究。将简化的模块化车身模型作为对标车型,根据车身模型的结构特征并结合结构力学分析方法,建立了可行的模块化车身结构刚度链模型,考虑了车身接头柔度的影响,构建了车身接头代理模型。提出了新型的基于灵敏度分析的车身结构优化方法,对多种载荷工况共同作用下的车身结构进行了全局优化计算,实现了轻量化设... 

【文章页数】：124 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 车身概念设计及研究现状
        1.2.1 车身概念设计软件
        1.2.2 车身概念模型建模方法
        1.2.3 车身概念模型优化方法
    1.3 车身模块化设计及研究现状
    1.4 课题研究的主要内容
第2章 模块化车身概念结构分析
    2.1 引言
    2.2 白车身框架结构分析方法概述
    2.3 模块化车身概念结构数学模型
    2.4 模块化车身刚度链建模
        2.4.1 梁单元刚度矩阵
        2.4.2 节点力平衡方程
        2.4.3 节点位移协调方程
        2.4.4 传递分配矩阵和载荷源向量
        2.4.5 车身框架模型的回传波矩阵
    2.5 本章小结
第3章 车身接头代理模型
    3.1 引言
    3.2 车身接头代理模型构建方法概述
    3.3 车身接头代理模型
        3.3.1 车身接头的简化
        3.3.2 二次多项式响应面法
        3.3.3 逐步回归分析法
        3.3.4 拉丁超立方抽样
        3.3.5 构建车身接头代理模型
    3.4 本章小结
第4章 基于灵敏度分析的车身结构优化方法
    4.1 引言
    4.2 车身结构优化概述
    4.3 灵敏度分析计算
        4.3.1 灵敏度分析模型
        4.3.2 有限差分法
        4.3.3 结构响应灵敏度计算
        4.3.4 质量变化灵敏度计算
        4.3.5 比灵敏度计算
    4.4 基于灵敏度分析的车身结构优化
        4.4.1 车身结构优化模型
        4.4.2 确定设计变量的下限值和上限值
        4.4.3 设定优化参数和计算优化模型
        4.4.4 比较车身模型的性能
    4.5 本章小结
第5章 车身概念设计系统实现
    5.1 引言
    5.2 车身概念设计软件系统开发方法概述
    5.3 车身概念设计工具箱
        5.3.1 工具箱的架构形式
        5.3.2 前处理子模块
        5.3.3 分析优化子模块
        5.3.4 后处理子模块
    5.4 实例计算验证
        5.4.1 车身模型静态对比分析
        5.4.2 车身模型动态对比分析
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
附录 B 攻读学位期间所参加的科研项目



本文编号：3657351