基于多材料結(jié)構(gòu)的汽車車身輕量化設(shè)計與研究.pdf

1、減輕汽車重量可以顯著提高汽車燃油經(jīng)濟性，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)的汽車車身輕量化設(shè)計方法。多材料結(jié)構(gòu)輕量化車身設(shè)計的核心思想是，合適的材料用于車身合適的部位。文中以汽車車身為研究對象，應(yīng)用有限元分析和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等技術(shù)，綜合考慮車身重量和材料成本兩個設(shè)計目標(biāo)，計算得到各種材料在車身的合理的應(yīng)用部位，研究得到合理、系統(tǒng)的多材料結(jié)構(gòu)輕量化車身設(shè)計方法。本文主要內(nèi)容如下： 首先在系統(tǒng)分析車身結(jié)構(gòu)概念設(shè)計階段

2、特點的基礎(chǔ)上，建立了車身結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元模型，對車身結(jié)構(gòu)在靜態(tài)彎曲和扭轉(zhuǎn)工況下的變形狀況進行了有限元分析；建立了模態(tài)分析模型，使用模態(tài)分析技術(shù)對車身結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性進行了研究。 以車身重量作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以車身骨架梁單元截面參數(shù)為設(shè)計變量，以整車彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度作為約束條件，建立車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用試驗設(shè)計技術(shù)(DOE)對設(shè)計變量進行篩選，從而極大的減小了優(yōu)化計算的解題規(guī)模。計算得到單一鋼材料車身和單一鋁材料車身的結(jié)

3、構(gòu)優(yōu)化參數(shù)。 提出一種車身材料和結(jié)構(gòu)組合多目標(biāo)優(yōu)化的方法，同時為車身的每一個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)識編碼，把車身所用材料直接作為設(shè)計變量，并且和車身部件截面參數(shù)一起構(gòu)成設(shè)計變量空間?？紤]車身重量和材料成本兩個目標(biāo)以及剛度約束，建立了車身材料及結(jié)構(gòu)組合優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用多目標(biāo)遺傳算法進行求解，完成多材料結(jié)構(gòu)車身輕量化優(yōu)化設(shè)計，并對單一材料車身和多材料車身優(yōu)化結(jié)果進行了對比分析。 本文研究