某微客車(chē)門(mén)靜動(dòng)態(tài)性能分析及結(jié)構(gòu)件料厚多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、為滿(mǎn)足當(dāng)今社會(huì)對(duì)資源和環(huán)境的需求，汽車(chē)正向著輕量化的方向發(fā)展。車(chē)門(mén)作為車(chē)身設(shè)計(jì)的一部分，對(duì)汽車(chē)總質(zhì)量的影響也是不容忽視的，對(duì)車(chē)門(mén)輕量化技術(shù)的研究已成為當(dāng)今汽車(chē)行業(yè)重要的研究領(lǐng)域之一。
　　在車(chē)門(mén)質(zhì)量減少的同時(shí)應(yīng)該保證其剛度、強(qiáng)度、模態(tài)等靜動(dòng)態(tài)性能也滿(mǎn)足要求，因此要對(duì)車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多工況條件下的多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文圍繞國(guó)內(nèi)某企業(yè)微型客車(chē)右前車(chē)門(mén)的開(kāi)發(fā)，為實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)的輕量化，主要做了如下的研究:
　　首先，使用3D建模軟件CA

2、TIA建立車(chē)門(mén)的每個(gè)零件的三維模型;利用有限元前處理軟件HyperMesh對(duì)車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元?jiǎng)澐?，并建立?chē)門(mén)的側(cè)向彎曲剛度、垂直剛度和自由模態(tài)的仿真分析模型;用Optistruct計(jì)算出車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)側(cè)向彎曲剛度、垂直剛度和一階模態(tài)頻率的初始值;通過(guò)對(duì)模態(tài)的仿真值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行誤差分析，驗(yàn)證有限元模型的精度，證明仿真分析的結(jié)果可靠;同時(shí)，通過(guò)在車(chē)門(mén)右上角增加Z型板，使得側(cè)向彎曲剛度經(jīng)初步優(yōu)化之后有很大的富余，為車(chē)門(mén)輕量化提供空間。
　　

3、其次，采用Plackett-Burman試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法篩選出對(duì)車(chē)門(mén)響應(yīng)影響比較顯著的零件，以這些零件的料厚作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量;運(yùn)用Hemmersly試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法采集設(shè)計(jì)變量與車(chē)門(mén)側(cè)向彎曲剛度、垂直剛度和一階模態(tài)頻率的樣本值，并根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果利用最小二乘法建立設(shè)計(jì)變量與側(cè)向彎曲剛度、垂直剛度和一階模態(tài)的近似響應(yīng)面模型;基于決定系數(shù)和調(diào)整的決定系數(shù)對(duì)近似模型進(jìn)行誤差分析，并通過(guò)檢測(cè)各響應(yīng)在樣本點(diǎn)集處的相對(duì)誤差來(lái)檢測(cè)近似模型的精度，確保其可

4、以代替有限元模型用于后期的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中。
　　最后，采用多目標(biāo)遺傳算法對(duì)車(chē)門(mén)的靜動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行優(yōu)化。以車(chē)門(mén)的質(zhì)量最小、垂直剛度最大為優(yōu)化目標(biāo)，車(chē)門(mén)的側(cè)向彎曲剛度和一階模態(tài)頻率均能滿(mǎn)足要求為約束條件，建立車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)多工況多目標(biāo)條件下的優(yōu)化模型，在近似模型的基礎(chǔ)上，計(jì)算得到Pareto非劣解集，并根據(jù)工程實(shí)際挑選滿(mǎn)意解;最終優(yōu)化結(jié)果使得車(chē)門(mén)質(zhì)量減少了3.88％，同時(shí)車(chē)門(mén)的剛度性能取得明顯的提高，模態(tài)特性也有所改善，達(dá)到了預(yù)期的優(yōu)化設(shè)計(jì)

5、目標(biāo);然后，在有限元模型的基礎(chǔ)上驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果，發(fā)現(xiàn)近似模型的仿真值與有限元模型的計(jì)算值之間的相對(duì)誤差較小;另外，由于優(yōu)化后車(chē)門(mén)外板料厚減小，可能會(huì)對(duì)抗凹性能有影響，因此用Optistruct分析車(chē)門(mén)外板的抗凹性，分析結(jié)果顯示外板的抗凹性滿(mǎn)足要求。以上結(jié)果表明本研究所采用的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有效可靠。
　　本課題來(lái)源于某汽車(chē)研發(fā)公司，并以真實(shí)模型為依據(jù)，在優(yōu)化過(guò)程中融入了試驗(yàn)設(shè)計(jì)和近似模型的方法，大大提高了工作效率，最終得到了可靠的優(yōu)化結(jié)