基于数值模拟的混合材料车身结构设计

发布时间：2017-09-21 01:07

  本文关键词：基于数值模拟的混合材料车身结构设计

  更多相关文章： 混合材料车身 析因设计 代理模型 正面碰撞 追尾碰撞

【摘要】：混合材料车身结构是未来车身结构设计的发展趋势,混合材料车身设计充分利用各种材料的性能优势,为车身不同位置的部件选择最匹配的材料类型,使汽车车身的性能得到合理的配置,实现车身在特定性能要求下的轻量化效果,从而提升汽车燃油经济性,降低废气排放量,减少石化资源消耗,减轻空气污染程度。混合材料车身结构的应用是现代汽车车身轻量化设计进程的必由之路,也是节约资源,开发环境友好型汽车的有效途径。本文介绍了一种基于多目标优化设计思想的针对混合材料车身结构设计的方法,克服了现有车身材料设计中材料选取的单一化和设计过程经验化等弊端。本文根据碰撞法规,建立了合理的整车正面碰撞和追尾碰撞有限元分析模型,以零部件制造材料的类型为设计变量,通过图形法和数值法两种析因设计方法筛选出对汽车碰撞安全性有显著影响的关键部件,从提高汽车碰撞被动安全性与实现汽车轻量化设计两个角度考虑,将直接反映乘员伤害程度的指标作为目标函数,将参与设计的关键部件质量作为约束函数,以径向基函数代理模型近似拟合各分析指标的显式表达,利用遗传算法求解最优解集,得出混合材料车身结构的最佳设计方案。通过与单一材料车身结构设计方案相对比,彰显出混合材料车身结构的优势,验证了本文设计方法的有效性。本文将基于图形析因方法的帕累托图、主效应图和计算综合极差水平的数值析因方法融合到汽车车身部件的选材设计中,增强了设计工作的针对性,缩短了车身结构设计周期,通过为各个设计变量定义唯一序列编码号的方法而建立的离散型变量优化模型,全面考虑了车身材料的各种参数,便于建立分析目标与设计变量之间的映射关系表达式,为混合材料车身结构设计提供了一条可行的解决思路。
【关键词】：混合材料车身 析因设计 代理模型 正面碰撞 追尾碰撞
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 混合材料车身结构设计12-14
• 1.2.2 车身抗撞性研究14-15
• 1.2.3 析因设计方法15-16
• 1.3 研究方法与内容16-18
• 第2章 理论基础18-28
• 2.1 设计变量筛选方法18-22
• 2.1.1 图形析因法18-20
• 2.1.2 数值析因法20-22
• 2.2 汽车车身材料参数设计22-26
• 2.2.1 离散型设计变量优化模型的建立22-23
• 2.2.2 设计备选材料23-26
• 2.3 径向基函数代理模型26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 基于正面碰撞安全性的混合材料车身结构设计28-46
• 3.1 概述28
• 3.2 汽车正面碰撞安全性仿真分析28-32
• 3.2.1 整车有限元模型构建28-30
• 3.2.2 正面碰撞模型的建立30
• 3.2.3 模型验证30-32
• 3.3 混合材料车身结构设计32-45
• 3.3.1 设计变量的选取32-37
• 3.3.2 单一材料设计37-38
• 3.3.3 代理模型的构建38-41
• 3.3.4 混合材料的设计41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 基于追尾碰撞安全性的混合材料车身结构设计46-60
• 4.1 概述46
• 4.2 汽车追尾碰撞安全性仿真分析46-48
• 4.2.1 追尾碰撞模型的建立46-47
• 4.2.2 模型验证47-48
• 4.3 混合材料车身结构设计48-58
• 4.3.1 设计变量的选取49-51
• 4.3.2 单一材料设计51-52
• 4.3.3 代理模型的构建52-55
• 4.3.4 混合材料的设计55-58
• 4.4 本章小结58-60
• 全文总结及展望60-62
• 参考文献62-69
• 致谢69-70
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文70-71
• 附录B 攻读硕士学位期间所参加的科研项目71

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本文编号：891459