基于协同优化方法的汽车车身性能多学科优化

发布时间：2017-08-01 08:25

  本文关键词：基于协同优化方法的汽车车身性能多学科优化

  更多相关文章： 多学科设计优化 协同优化 碰撞安全性 有限元分析

【摘要】：随着社会的发展,人们对于汽车碰撞安全性的要求越来越高,而汽车车身作为复杂的系统性工程,在提高碰撞安全性的同时,如何协调其与车身其他性能(如轻量化、模态)之间的制约机制,以提高车身整体性能水平,是当前较为难以解决的问题。多学科设计优化方法能够充分考虑复杂系统中所包含的各个分系统之间的相互约束机理,是解决这个问题的一个有效的途径。本文以某纯电动轿车车身结构为研究对象,改进并使用改进的协同优化方法,结合有限元法、试验设计、近似模型以及最优化方法,对车身进行碰撞安全性、轻量化以及模态性能的多学科设计优化。主要研究内容和结论如下:1)对有限元方法、汽车碰撞以及多学科设计优化方法的基本理论进行了说明,对比五种典型的多学科设计优化方法,针对本课题研究问题的特点选择协同优化方法。通过对比研究选择适合本课题研究问题的试验设计方法(最优拉丁超立方设计)、近似模型方法(响应面模型)和最优化方法(多种策略相结合的Pointer方法)。2)研究并改进协同优化方法,使用标准算例对改进的协同优化方法进行验证,结果表明,新方法能够提高求解效率,并且优化解与精确解更接近。3)使用HyperMesh软件分别建立了整车车身有限元模型以及车身前端结构简化模型。通过Radioss软件对前者进行模态分析;利用LS-DYNA软件对后者进行碰撞安全性能分析。4)结合最优拉丁超立方设计、响应面模型以及序列二次规划法,使用改进的协同优化方法进行车身碰撞安全性协同优化设计并与传统协同方法对比,对比结果表明:改进的协同优化方法无论是收敛性还是优化结果都优于传统优化方法。最后使用基于Pointer方法的改进协同优化方法进行优化,优化后碰撞吸能性提高了40%,一阶固有频率略有提高,质量不变,证明了该方法在车身抗撞安全性协同设计中的可行性。
【关键词】：多学科设计优化 协同优化 碰撞安全性 有限元分析
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景和意义9
• 1.2 汽车车身碰撞安全性设计9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 多学科设计优化11-14
• 1.3.1 国外研究现状11-13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 发展趋势14-15
• 1.5 课题主要研究内容15-17
• 第2章 基于碰撞安全性的车身多学科设计优化方法研究17-38
• 2.1 有限元法17-19
• 2.2 汽车碰撞理论基础19-22
• 2.2.1 汽车碰撞仿真方法选择20-21
• 2.2.2 汽车碰撞仿真分析理论21-22
• 2.2.3 汽车安全法规22
• 2.3 多学科设计优化方法对比研究22-29
• 2.4 试验设计方法对比研究29-31
• 2.5 近似模型方法对比研究31-35
• 2.6 最优化方法对比研究35-37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 改进的协同优化方法38-46
• 3.1 协同优化方法的主要思想和特点38-39
• 3.2 协同优化方法优点和存在的问题39-41
• 3.3 协同优化方法的改进41-42
• 3.4 改进的CO方法的应用及检验42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第4章 车身基本性能分析46-67
• 4.1 有限元模型建立46-58
• 4.1.1 整车车身模型的建立46-50
• 4.1.2 车身前端结构简化模型的建立50-58
• 4.2 车身基本性能分析58-66
• 4.2.1 模态分析58-62
• 4.2.2 正面碰撞分析62-66
• 4.3 本章小结66-67
• 第5章 车身性能多学科设计优化67-79
• 5.1 设计变量的选取67-68
• 5.2 试验样本点的获取及计算68-69
• 5.3 近似模型的建立69-71
• 5.4 车身性能多学科设计优化71-78
• 5.4.1 基于传统CO方法的车身性能优化72-74
• 5.4.2 基于改进CO方法的车身性能优化74-75
• 5.4.3 优化结果分析对比75-78
• 5.5 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-86
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单86-87
• 致谢87

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本文编号：603326