基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计简课件.ppt
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1、基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计,答辩人: 苏占龙导 师: 王 霄 教授专 业: 机 械 工 程,基于多目标稳健性优化方法的答辩人: 苏占龙,汽车工程领域三大主题,安全,节能,环保,课题研究背景及课题提出,最为有效的途径,汽车轻量化,提高汽车碰撞安全性,1.降低燃油消耗,2.减少尾气排放,车辆碰撞类型,正碰,偏置碰,侧碰,后碰,侧翻,轻质材料,先进加工工艺,结构优化,实现轻量化的方法,同时保证,1、致伤率64.5%,居第一位2、致死率35%,仅次于正碰,实现轻量化不能以牺牲安全性为代价,因此要同时保证碰撞安全性,同时保证,被动安全,主动安全,汽车工程领域安全节能环保 课题研究
2、背景及课题提出最为,课题研究现状及课题提出,汽车结构轻量化,单目标确定性优化,多目标确定性优化,多目标稳健性优化,以轻量化为目标。,以轻量化与提高碰撞安全性为目标;同时保证其他方面性能。,以轻量化、提高碰撞安全性与提高稳健性为目标;同时保证其他方面性能。,同时考虑由于加工不确定性引起的性能波动,少,提高汽车碰撞安全性,引入近似模型,课题研究现状及课题提出汽车结构轻量化单目标多目标,本文主要研究内容,1,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发2SUV有限元模型的建立与有,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发,整车侧面碰撞有限元模型的建立,车门静态有限元模型的建立,Hypermesh通用前处理平台,SUV整
3、车侧面碰撞性能分析,SUV车门模态性能分析,SUV车门刚度性能分析,汽车侧面碰撞流程自动化系统平台,初选变量,参数试验设方法进行灵敏度分析,筛选变量,最终变量,基于拉丁超立方试验设计方法的样本采样,响应面近似模型与Kriging近似模型的建立,基于多学科多目标确定性优化的车身结构轻量化,基于蒙特卡洛抽样的可靠性分析与质量水平检查,基于多学科多目标稳健性优化的车身结构轻量化设计,初步了解初始设计性能,总结与展望,本文技术路线,1,2,3,4,汽车侧面碰撞整车侧面碰撞有限元模型的建立车门静态有限元模型的,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发,开发平台,1,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发开发平台Win
4、dows 7/,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发,1,图1.1 侧面碰撞分析流程自动化系统流程树,开发流程树,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发1图1.1 侧面碰撞分析流程,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发,自动抽取中面工具,材料与载荷数据库,钣金件:N零件号_项目代号_T厚度*100;实体件:S零件号_项目代号,1,自动建立连接,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发自动抽取中面工具材料与载荷数,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发,建立连接的用户主界面,成果:实现了CAD模型导入、抽取中面、建立连接、建立刚性墙与接触、施加边界条件、定义控制卡片与输出卡片的流程自动化,大幅度提高了侧面碰撞有限元建模的效
5、率。,1,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发建立连接的用户主界面成果:实,SUV有限元模型的建立与有限元分析,SUV整车有限元模型的建立,2,红色框-流程自动化; 网格划分手动完成,SUV有限元模型的建立与有限元分析SUV整车有限元模型的建立,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发,SUV整车有限元模型的建立,底盘,车门,白车身,2,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发SUV整车有限元模型的建立底,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发,SUV整车有限元模型的建立,整车有限元模型,2,汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发SUV整车有限元模型的建立整,SUV有限元模型的建立与有限元分析,SUV整车侧面碰撞性能分析,(
6、1)碰撞系统总能量分析,碰撞系统能量曲线,(2)整车变形分析,沙漏能与滑移界面能占总能量的百分比分别为4.020%和2.269%,小于10%的要求,前门、B柱、中门下部发生严重变形,,分析可靠,通过提高B柱、前门、中门附件结构的强度改善碰撞安全性能,2,SUV有限元模型的建立与有限元分析SUV整车侧面碰撞性能分析,SUV有限元模型的建立与有限元分析,SUV整车侧面碰撞性能分析,(3)前门与B柱测量点侵入量与侵入速度分析,测量点位置,测量点侵入量曲线,测量点侵入速度曲线,测量点最大侵入量与最大侵入速度表,2,SUV有限元模型的建立与有限元分析SUV整车侧面碰撞性能分析,SUV有限元模型的建立与有
7、限元分析,SUV车门模态性能分析,车门前三阶模态振型图,2,SUV有限元模型的建立与有限元分析SUV车门模态性能分析前门,SUV有限元模型的建立与有限元分析,SUV车门模态性能分析,车门前三阶模态频率与振型描述,SUV车门刚度性能分析,窗框侧弯工况Y向位移云图 下垂工况Z向位移云图,(1)前门刚度,满足要求,存在轻量化设计空间,2,SUV有限元模型的建立与有限元分析SUV车门模态性能分析车门,SUV有限元模型的建立与有限元分析,SUV车门刚度性能分析,扭转工况Y向位移云图(窗框后下角) 扭转工况Y向位移云图(车门后下角),(1)前门刚度,前门刚度分析结果汇总表,远低于目标值,存在较大轻量化空间
8、,2,SUV有限元模型的建立与有限元分析SUV车门刚度性能分析扭转,SUV有限元模型的建立与有限元分析,SUV车门刚度性能分析,(2)中门刚度,侧弯工况Y向位移云图(窗框前上角),侧弯工况Y向位移云图(窗框后上角),下垂工况Z向位移云图(窗框前上角) 下垂工况Z向位移云图(窗框后上角),2,SUV有限元模型的建立与有限元分析SUV车门刚度性能分析(2,(2)中门刚度,下垂工况Z向位移云图 下垂工况Z向位移云图 (窗框前上角) (窗框后上角),中门刚度分析结果汇总表,SUV有限元模型的建立与有限元分析,SUV车门刚度性能分析,远离目标值,存在较大的轻量化空间,2,(2)中门刚度下垂工况Z向位移云
9、图 下垂工,多目标稳健性优化方案的提出,3,基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计,多目标稳健性优化方案的提出3基于多目标稳健性优化方法的车身轻,侧面碰撞子模型的建立与验证,基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计,子模型建立流程图,子模型边界条件提取,保证精度的条件下,降低了计算代价,3,侧面碰撞子模型的建立与验证基于多目标稳健性优化方法的车身轻量,侧面碰撞子模型的验证,基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计,子模型,整车模型,子模型,整车模型,整车模型,子模型,子模型,整车模型,子模型与整车模型各项指标对比验证,3,侧面碰撞子模型的验证基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计,3,基于
10、多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计,1-前门内板(前) 2-前门外板 3-前门内板(后)4-前门腰线加强件 5-前门防撞梁(上)6-前门防撞梁(下)7-中门铰链加强件 8-中门防撞梁(下)9-中门防撞梁(中)10-中门防撞梁(上)11-中门外板 12-前门锁加强件 13-B柱外加强板 14-中门内板 15-中门锁加强件 16-B柱内加强板图4.11 设计变量分布图,初始设计变量的选择,3基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计1-前门内板(前),初始设计变量的选择,基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计,解决方案,(1)通过ps筛选试验,减少变量,(2)通过试验设计方法采集样本,建立近似模
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- 关 键 词:
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