基于改进图分解法的多材料车身结构优化设计方法

针对概念设计阶段的车身结构轻量化设计,提出了一种可实现车身多材料结构设计的分层迭代优化方法。该优化方法的设计变量中,除常见的板厚、材料外,还包括装配设计中的拓扑连接,以实现“将合适的材料用在合适的部位”的要求。分层迭代优化的第1层以拓扑连接为设计变量,采用图分解和NSGA-II对车身装配拓扑结构进行多目标优化,最大化车身弯扭刚度和1阶固有频率;第2层对板厚和材料进行多目标优化,最小化车身质量和材料成本。最终采用基于模糊集合的评分公式选定综合最优解,实现了考虑成本的车身结构轻量化设计。     

基于效用函数理论的车身PP夹芯板结构参数优化与应用研究

为使采用聚丙烯(polypropylene, PP)芯材的夹芯板替代车身钢板获得更好的结构性能,选取车身板件的刚度、强度、质量和成本等多种设计属性,基于多属性效用函数理论,建立夹芯板结构参数(厚度)优化模型。将夹芯板结构设计的多目标优化问题转化为单目标优化问题,采用MATLAB编写参数优化程序,进行优化和实验验证。将优化的夹芯板结构应用于某汽车前围板,采用有限元仿真方法对前围板替换前后的车身结构性能进行了分析与评价。结果表明,采用优化的夹芯板前围板后,车身结构性能有明显改善。     

基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计

为了在满足性能要求的前提下有效降低纯电动大客车车身骨架结构质量,减少客车行驶阻力,节省电耗、提高续航里程,进而提升整车的性能品质和市场竞争力,对客车车身骨架进行了轻量化多目标优化设计。建立了某纯电动大客车车身骨架结构的有限元模型,以客车车身骨架总柔度最小为目标,设计区域的体积为约束条件,设计区域各单元的相对密度作为设计变量,对车身结构的车顶骨架、车底骨架和左右侧围骨架进行了拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果提取出了大客车车身骨架的拓扑结构。通过相对灵敏度分析,从21个设计变量中确定出13个对车身骨架性能不敏感但对减重较敏感的设计变量,然后以车身骨架质量M最小、一阶扭转频率Ft和弯曲频率Fb最大作为目标,以弯曲和扭转工况下车身骨架结构的静柔度Cb和Ct小于给定值作为约束条件,以相对灵敏度分析确定出的13个壁厚参数作为设计变量,用尺寸优化方法和多目标遗传算法(MOGA)对大客车车身骨架结构进行了轻量化优化设计,并在4种典型工况下对优化前后的大客车车身骨架结构的静、动态性能进行了分析对比。结果表明:所建立的纯电动大客车车身骨架拓扑优化方法、相对灵敏度分析方法与轻量化多目标优化设计方法有效,在满足大客车车身骨架结构性能要求的前提下,实现减重303kg,减重率为11%,轻量化效果显著。     

含概率-区间混合不确定性的汽车正面碰撞可靠性优化设计

针对汽车正面碰撞中某些参数的概率分布函数中包含不确定的区间变量的问题,构建了一种汽车正面碰撞混合不确定可靠性优化模型,将基于误差比例选择技术的最优多项式模型引入整车碰撞分析中。由于存在区间参数,内层通过限制可靠度的区间下界建立概率约束,从而保证车身结构的安全性。采用了一种基于漂移向量的高效解耦算法,将嵌套优化问题转换为确定性优化和混合可靠性分析的序列迭代过程,避免了内外层嵌套寻优,实现了汽车正面碰撞可靠性优化的高效性。结果表明:优化后防撞梁、吸能盒和前纵梁的总质量减轻了2.35%,所有约束可靠度指标均得到满足,实现了保证车身轻量化要求下的车身和乘员安全性可靠性优化的目标。     

基于多目标可靠性优化平台的车身前部结构设计

为了在保证精度的同时考虑不确定性因素高效开展车身结构优化设计,建立了多目标可靠性优化平台.采用径向基函数(RBF)代理模型代替仿真模型,基于概率充分因子法将概率约束转化为单一确定性约束,选取自适应加权多目标优化算法高效获取帕累托最优前沿(POF),基于智能补点方法生成补充样本点持续更新RBF模型,提升优化精度直至收敛....     

基于代理模型的大客车结构动态特性多目标优化

对某全承载式大客车进行了有限元分析,获得其在随机路面不平度输入下的结构动响应,并预测了其车身骨架结构的疲劳寿命.通过采用试验设计和近似方法构造响应面代理模型,对该客车结构的振动加速度特性、疲劳耐久性和车身骨架质量进行了多目标优化,有效降低了计算成本.多目标优化改善了该客车结构的动态特性,减轻了车身骨架质量.     

灵敏度分析在车身结构优化设计中的应用

应用灵敏度分析的方法对车身结构进行优化设计。首先,根据有限元分析,获得车身的模态和刚度性能;再次,以车身模态和刚度为约束条件,车身质量最轻为优化目标进行灵敏度分析,根据灵敏度分析结果选择合理设计变量,进行车身结构优化。优化后,不但实现了车身轻量化,还提高了车身模态频率和刚度。     

基于SIMP理论的电动汽车车身多目标拓扑优化

为在电动汽车车身概念设计阶段得到合理的承载结构,综合考虑静动态特性,进行了多目标拓扑优化.基于带惩罚的实体各向同性材料(SIMP)理论,采用折衷规划法定义静态多工况目标函数,用平均频率法定义动态振动频率目标函数,并通过对各目标函数归一化消除其数量级差异;利用优化准则法更新设计变量进行优化迭代,得到同时满足静态刚度和动态振动频率要求的电动汽车车身拓扑结构.     

平台化车身架构拓扑优化方法研究

文章研究了平台化车身架构的拓扑优化设计方法。首先,基于拓扑优化算法,提出基于平台化车身结构的拓扑优化基本思路;然后,对拓扑优化过程中的目标函数及约束条件进行了收敛性分析;最后,基于平台化车身架构的局部结构共用和工程约束控制,分析了多工况作用下车身架构的最优载荷传递路径,可为平台化车身架构的概念设计提供有力的参考。     

剪切式车身悬置独立限位结构的优化

车身悬置系统作为非承载式车身与整体车架连接的弹性件,主要起到支撑车身及隔离振动的作用。车身悬置系统的性能对整车的舒适性、操纵稳定性、安全性能及可靠性均有重要影响,需要重点研究及设计。本文论述了优化某SUV车型剪切式车身悬置的限位结构以及隔振性能的设计过程,研究了剪切式车身悬置设计要素之间的关系,并提出一种新颖的限位结构,实现了优化设计目标,积累了宝贵的设计经验。     

基于HyperWorks白车身灵敏度分析及结构优化

摘要：以白车身钣金件厚度为设计变量,以白车身质量最小为目标,以白车身扭转刚度不低于原有结构的扭转刚度为约束函数,得到扭转刚度对各板件厚度的灵敏度,通过调整板件厚度,对白车身结构进行优化。优化结果表明,在扭转刚度性能略有提高的情况下实现了减重目标。     

基于降维算法的车身可靠性优化

基于降维算法,以最小化车身质量作为优化目标,选取车身弯曲和扭转刚度功能函数可靠度作为约束条件,建立了一种新的车身可靠性优化模型。利用降维算法,建立了新的n个一维函数模型近似替代原功能函数,借助泰勒级数和统计矩理论,求解车身功能函数的前4阶矩信息,并通过4阶矩法,得到车身可靠度;通过基于改进自适应遗传算法的优化方法与可靠性评定,将该嵌套优化问题解耦为单层优化问题;优化每一迭代步,采用罚函数法来改进适应度函数。与传统可靠性优化方法相比,本文方法无需多重积分求解功能函数统计矩,无需迭代搜索最可能失效点,且可避免种群陷入局部最优的缺陷。数值算例结果表明:所提方法具有较高的计算精度和较好的适应性。     

基于整体拓扑优化的白车身轻量化设计

传统拓扑优化技术主要集中在单个零部件的减重孔位置以及大小进行优化设计,而忽略整体车身结构的空间优化。本研究针对某微车,在概念设计阶段,通过采用整体拓扑优化技术,着眼整体空间结构,以车身弯曲刚度和扭转刚度作为优化目标,对整体车身结构进行优化设计,得到最优的车身承载骨架,实现整体车身结构的空间布局优化,从而为车身详细设计阶段的轻量化设计提供指导。     

车身轻量化技术路径发展研究

从车身结构优化、新型轻量化材料及先进制造工艺3个方面介绍了国内外车身轻量化方面的最新技术进展。从整车性能和成本的角度出发对这3条技术路径的相互关系进行了研究。探讨在项目研发的早期借助于多目标拓扑优化方法,结合超强钢、碳纤维复合材料等新材料的应用,进行车身结构优化。研究不同的实施路径对产品开发的适应性。并提出针对不同市场定位的车型实施不同车身轻量化的解决方案。     

基于拓扑优化的电动游览车车身优化设计

利用基于有限元法的拓扑优化技术设计车身骨架的拓扑结构。经过对优化前后车身骨架结构的比较，达到了车身轻量化的设计目标。     

基于刚度和模态性能的轿车车身轻量化研究

以某型轿车为例,建立车身的有限元模型,应用以灵敏度分析为基础的修正可行方向优化算法,在保证车身刚度和模态性能不降低的前提下,以车身结构质量的最小化为目标,优化车身零件的厚度,从而实现车身结构的轻量化,车身减轻的质量为原来的6.22%,车身结构的弯曲和扭转刚度也都获得不同程度的提高,主要模态频率变化在1Hz以内。     

基于正交试验的大型客车车身结构多工况拓扑优化研究

建立了某大客车车身骨架结构有限元梁单元模型,并进行了静态工况下的刚度和强度分析.分析结果表明,该客车车身结构局部刚度偏小,应力偏大.通过正交试验得到各子工况最优权重系数组合,以局部大应力区作为拓扑空间,以加权柔度为目标函数,约束拓扑空间的质量分数,进行多工况拓扑结构优化.优化结果表明,在质量略有增加情况下,该客车车身结...     

某乘用车后减振器总成可靠性性能提升

后减振器总成作为连接车身及多连杆后独立悬架的载体,能够可靠传递车轮至车身的载荷对车辆行驶稳定性、乘客安全非常重要。针对某乘用车多连杆后独立悬架后减振器路试过程出现弯曲失效问题,文章从结构优化、结构材料提升、优化力传递通道的角度,结合CAE有限元分析、台架试验验证、路试试验验证,为后减振器总成设计开发及可靠性提升提供参考方案。     

多目标遗传算法在车身动态性能优化中的应用

建立了某SUV白车身有限元模型,对车身静态刚度和模态分布进行优化,改善了白车身的振动性能。通过灵敏度分析筛选白车身关键部件的厚度并将其作为优化变量,以车身的扭转刚度和质量作为目标,建立其径向基函数模型,将静态刚度、车身1阶扭转和1阶弯曲模态频率作为约束条件,并利用多目标遗传算法对车身性能进行优化。试制了优化后白车身关键部件,并进行模态试验,验证了优化结果的正确性。优化后在总质量增加0.55%的情况下,提升了车身整体刚度,改善了模态频率分布,后排左、右侧座椅安装点的传递函数峰值分别下降了47.50%和49.37%,极大地改善了车身振动性能,为整车NVH性能的提升打下良好基础。     

车身壁板自由阻尼层稳健性优化设计

在车身壁板自由阻尼层的优化设计中,提出了考虑阻尼材料参数不确定性波动的稳健性优化设计方法。首先,在车身防火墙、地板和顶棚等区域全敷阻尼材料;其次,以等效辐射声功率(ERP)为优化目标对阻尼层布局进行拓扑优化并验证优化效果;最后,以阻尼层厚度为随机设计变量,损耗因子和弹性模量为随机变量,质量最小为优化目标,并结合径向基函数(RBF)近似模型、蒙特卡洛模拟(MCS)和序列二次规划算法(SQP)对阻尼层进行6σ稳健性优化设计。结果表明,优化后车身自由阻尼层的总质量减少了50.45%,并且车身结构噪声性能达到了6σ质量水平,实现了保证车身轻量化要求下的阻尼层稳健性优化的目标。