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基于区域分析及可视化模型的车身框架优化研究
| 论文题名： | 基于区域分析及可视化模型的车身框架优化研究 |
| 关键词： | 汽车;车身框架;结构优化;刚度匹配 |
| 摘要： | 车身是整车中的重要组成部分，车身开发在整车开发流程中占据着主导地位，其性能对整车性能有很大影响。车身框架结构由梁和接头组成，作为车身结构的基础，承担着车身的主要载荷。因此，对车身框架结构优化研究对于提高车身性能显得尤为重要。 目前的车身刚度计算和评价方法反映的只是整体刚度数值和大梁门槛的变形曲线，难以评价刚度匹配特性和各区域对车身的贡献，针对这一的问题，以各个区域的应变能和应变能密度为分析对象，构建基于区域贡献量的刚度评价分析方法。同时，用区域灵敏度来分析各个区域对于整体性能参数的影响大小。结合区域贡献量和区域灵敏度来综合评价车身刚度匹配特性。将车身框架结构划分成接头和梁等区域，计算各个区域在刚度工况、自由模态下的刚度贡献量、材料贡献量以及区域灵敏度。 为形象直观地分析区域贡献量以及区域灵敏度分析结果，建立管道可视化模型，将数值可视化。详细介绍了可视化模型的构建方法，并总结基于区域分析结果可视化模型的构建流程，为后续的可视化显示系统实现奠定基础。通过数值可视化，能将工程师从繁杂的数据分析中解脱出来，非常直观的分析计算结果。 通过二次开发，建立基于UG平台的可视化显示系统。实现了对计算结果数据的提取，自动生成各个工况下的区域贡献量以及区域灵敏度可视化模型，通过可视化模型分析总结车身的刚度匹配特性，并提出结构修改建议。该可视化显示系统集成于UG中，方便车身设计工程师对有限元计算结果的查看，分析车身的刚度匹配特性，发现并分析问题，对车身结构的合理匹配提供指导，具有工程应用价值。 根据之前的分析，选取车身接头关键区域为优化对象，建立同一区域的不同零件厚度之间的关联关系，以区域厚度为设计变量，刚度和模态频率为约束，白车身质量最小为目标。通过试验设计构建近似模型，利用遗传算法进行优化。结合优化结果和工程实际进行结构修改，最终，在白车身总质量小幅度增加的情况下，车身刚度、模态性能均有不同程度的提高。对比了优化前后扭转工况下的各个区域的刚度贡献量和材料贡献量，结果表明优化后的结构刚度匹配更加合理。 |
| 作者： | 黄斌 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 胡朝辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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