基于穩(wěn)健設計的車身部件結構優(yōu)化設計研究.pdf

1、車身作為汽車的四大總成之一，對整車性能有著十分重要的影響。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對車身性能的要求也越來越高，車身結構優(yōu)化設計一直是汽車工業(yè)領域的研究熱點。事實上，在車身的制造和使用過程中存在許多不確定性因素，如制造精度、材料特性以及環(huán)境條件等。傳統(tǒng)的車身結構優(yōu)化設計，忽視了這些不確定性因素的影響，導致在某些條件下設計會超出約束條件而失效。隨著穩(wěn)健設計方法在許多領域的科研和生產中取得了極其顯著的效果，研究人員也將穩(wěn)健設計方法引入到汽

2、車工業(yè)中。本文將穩(wěn)健設計方法應用于車身的結構優(yōu)化設計，主要研究內容如下:
　　 (1)組合近似模型方法的研究。通過數(shù)值算例，研究了組合近似模型方法的可行性，并對其預測精度進行了驗證。研究結果表明:組合近似模型與單一近似模型相比，雖然預測精度沒有明顯的優(yōu)勢，但對抽樣方法不敏感，有更好的穩(wěn)定性。在構建組合近似模型時，選用精度較高的單一近似模型，有利于提高組合近似模型的預測精度。
　　 (2)基于雙響應面法，對車身的碰撞安全性

3、進行穩(wěn)健性優(yōu)化。以某轎車前部薄壁結構為研究對象，對其進行穩(wěn)健性優(yōu)化設計。針對已有研究中只考慮單一類型的不確定性因素的不足，本文同時考慮了板件尺寸和材料參數(shù)的不確定性，并提出了一種新的質量特性均值和標準差的計算方法。在構建響應值的近似模型時，采用了組合近似模型方法。優(yōu)化前后的結果對比表明:經穩(wěn)健性優(yōu)化后，前縱梁的碰撞性能指標不僅滿足設計要求，而且各項性能指標的穩(wěn)健性也得到提高，并且實現(xiàn)了減重的目的。
　　 (3)基于田口方法，對車

4、門的結構進行穩(wěn)健性優(yōu)化。研究了材料參數(shù)以及載荷工況的波動，對車門結構性能的影響。通過田口穩(wěn)健設計方法，找出了對車門下垂剛度和一階固有頻率影響最大的車門板件。在保證車門結構性能滿足設計要求的前提下，通過合理的車門板件厚度組合，使車門結構性能的穩(wěn)健性提高，同時減輕了車門重量。
　　 本文的研究結果表明，采用穩(wěn)健設計方法，不僅能使車身結構的性能指標得到優(yōu)化，而且還能降低不確定性因素的影響，提高車身結構性能的穩(wěn)健性，具有較強的工程實用性