基于多材料結(jié)構(gòu)的汽車(chē)車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、減輕汽車(chē)重量可以顯著提高汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性，從而節(jié)約能源并減少排放。本文研究基于多種材料結(jié)構(gòu)的汽車(chē)車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)方法。多材料結(jié)構(gòu)輕量化車(chē)身設(shè)計(jì)的核心思想是，合適的材料用于車(chē)身合適的部位。文中以汽車(chē)車(chē)身為研究對(duì)象，應(yīng)用有限元分析和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等技術(shù)，綜合考慮車(chē)身重量和材料成本兩個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)，計(jì)算得到各種材料在車(chē)身的合理的應(yīng)用部位，研究得到合理、系統(tǒng)的多材料結(jié)構(gòu)輕量化車(chē)身設(shè)計(jì)方法。本文主要內(nèi)容如下： 首先在系統(tǒng)分析車(chē)身結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)階段

2、特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了車(chē)身結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元模型，對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)在靜態(tài)彎曲和扭轉(zhuǎn)工況下的變形狀況進(jìn)行了有限元分析；建立了模態(tài)分析模型，使用模態(tài)分析技術(shù)對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了研究。 以車(chē)身重量作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以車(chē)身骨架梁?jiǎn)卧孛鎱?shù)為設(shè)計(jì)變量，以整車(chē)彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度作為約束條件，建立車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)(DOE)對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行篩選，從而極大的減小了優(yōu)化計(jì)算的解題規(guī)模。計(jì)算得到單一鋼材料車(chē)身和單一鋁材料車(chē)身的結(jié)

3、構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。 提出一種車(chē)身材料和結(jié)構(gòu)組合多目標(biāo)優(yōu)化的方法，同時(shí)為車(chē)身的每一個(gè)部件確定最為合適的材料和結(jié)構(gòu)尺寸。為材料分配唯一的標(biāo)識(shí)編碼，把車(chē)身所用材料直接作為設(shè)計(jì)變量，并且和車(chē)身部件截面參數(shù)一起構(gòu)成設(shè)計(jì)變量空間?？紤]車(chē)身重量和材料成本兩個(gè)目標(biāo)以及剛度約束，建立了車(chē)身材料及結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行求解，完成多材料結(jié)構(gòu)車(chē)身輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)單一材料車(chē)身和多材料車(chē)身優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。 本文研究