基于等剛度原理的鋁合金車門的多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、汽車輕量化可以減少油耗,提高燃油經(jīng)濟(jì)性,降低尾氣排放,根據(jù)每年的歐洲車身會(huì)議,輕量化是目前全球范圍的重點(diǎn)研究的工作之一。車門作為白車身的重要開(kāi)閉件,足夠的剛度、優(yōu)良的振動(dòng)特性以及疲勞耐久性能是車門的重要屬性。目前,車門輕量化主要有三個(gè)方法:結(jié)構(gòu)優(yōu)化、輕質(zhì)材料替換及采用先進(jìn)工藝。鋁合金是最常見(jiàn)的輕質(zhì)替換材料之一。在車門的輕量化設(shè)計(jì)中,保證性能的前提下,鋁合金替代普通鋼將實(shí)現(xiàn)車門的大幅度減重。
　　本文針對(duì)某公司改款車型的輕量化項(xiàng)目,

2、以上下扭轉(zhuǎn)、下垂及模態(tài)四個(gè)工況為分析基礎(chǔ),通過(guò)靈敏度分析篩選優(yōu)化零件,對(duì)車門進(jìn)行了鋼與鋁合金替換。在結(jié)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)、響應(yīng)面法建立近似模型,提出了近似等剛度的材料替代的優(yōu)化方法。本文的主旨是考慮車門的性能前提下,對(duì)車門進(jìn)行鋁合金材料的替換,實(shí)現(xiàn)鋁合金車門零件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。論文的主要研究工作如下:
　　(1)本文首先建立了車門的有限元模型,并對(duì)車門進(jìn)行了初始的上下扭轉(zhuǎn)、下垂及模態(tài)的分析。通過(guò)與車門相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了有限元模型的可行性

3、。對(duì)車門的17個(gè)零件進(jìn)行了上下扭轉(zhuǎn)、下垂及模態(tài)的靈敏度分析,并對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行排序及分析。由于直接靈敏度的局限性,本文的工作將零件的尺寸信息考慮進(jìn)去,然后根據(jù)零件的相對(duì)靈敏度值,對(duì)車門的零件再次排序及分析。結(jié)合上述的分析與車門的實(shí)際結(jié)構(gòu),篩選出了具有輕量化潛力的9個(gè)零件。
　　(2)根據(jù)等剛度的原理,提出了近似替換公式,運(yùn)用該公式對(duì)車門的零件進(jìn)行了鋁合金替換普通鋼,并提出η的輕量化評(píng)估系數(shù)。對(duì)替換后的鋁合金車門,進(jìn)行了上下扭轉(zhuǎn)、下垂

4、及模態(tài)有限元分析。
　　(3)運(yùn)用拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法抽取車門上下扭轉(zhuǎn)工況、下垂工況及模態(tài)工況的樣本值。根據(jù)采集的樣本值,通過(guò)最小二乘法建立車門9個(gè)零件厚度變量的二階響應(yīng)面模型。經(jīng)過(guò)精度檢測(cè),上述近似模型可以替代原來(lái)的有限元模型,建立多工況的優(yōu)化模型。
　　(4)采用多目標(biāo)遺傳算法,以鋁合金車門的質(zhì)量和下垂位移為目標(biāo)函數(shù),上下扭轉(zhuǎn)位移及一階模態(tài)頻率為約束條件,對(duì)鋁合金車門進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),建立非劣最優(yōu)解集。根據(jù)車門的實(shí)際結(jié)構(gòu)