原文传递
基于碰撞相容性的电动汽车车身拓扑优化研究
| 论文题名： | 基于碰撞相容性的电动汽车车身拓扑优化研究 |
| 关键词： | 电动汽车;车身设计;拓扑优化;耐撞性能;刚度分配 |
| 摘要： | 为使纯电动汽车车身设计中满足针对电动汽车特有的刚度分配需求及电动汽车头部结构设计要求和乘坐区设计需求，以解决头部结构的碰撞相容性与吸能性能及电动汽车车身耐撞性与NVH性能的矛盾，本文综合应用基于混合元胞自动机的拓扑优化方法和基于 SIMP插值的拓扑优化方法对车身头部结构及乘坐区车身结构进行多目标优化设计。 本文首先对国内外电动汽车碰撞相容性研究现状及针对电动汽车静态拓扑优化的研究现状进行介绍，明确了本文中电动汽车头部结构设计要求和乘坐区设计要求；继而先后确定了基于混合元胞自动机的车身拓扑优化目标、设计变量以及车身拓扑优化方法与流程，接着以某纯电动汽车为原型构建有限元模型，分别对其进行相容性工况和吸能区耐撞性工况的拓扑优化设计，确定出合理的电动汽车头部结构布局，仿真验证结果证明该优化设计下得出的头部结构满足指标要求；其次根据人机工程相关理论确定乘坐区初始车身优化构型，结合优化后的头部结构模型，建立其在碰撞工况及NVH的多工况下基于柔度和模态频率的目标函数，利用基于密度插值的拓扑优化方法对其进行拓扑优化迭代求解；得出拓扑构型并对其进行仿真确认；最后利用正交试验设计方法对结构进行相关尺寸参数优化，结合多重评价指标，确定了该优结构尺寸。最优尺寸下的验证结果显示上述优化设计获得了满足多目标要求下的合理的电动汽车头部结构和乘坐区结构。 本文的研究工作得出了如下结论：（1）确定碰撞相容性在文中的主要评价指标为垂向目标行载荷负偏差VNT；（2）确定了头部吸能区优化的评价指标及优化工况条件；（3）确定了电动汽车乘坐区车身基于NVH等考虑研究的优化目标、优化方法、优化条件；（4）得出了满足要求的电动汽车头部结构及乘坐区车身结构，并通过了最优化设计，最终优化后的构型满足法规或指标验证要求。 本课题的研究意义在于不仅能为解决基于碰撞相容性、NVH及耐撞性考虑的纯电动汽车车身结构概念设计问题提供了一种全新的思路，也为电动汽车的车身安全性设计提供了一种可行的途径与参考依据，且头部结构和乘坐区结构对今后新能源汽车车身结构的设计优化具有很强的借鉴与参考价值，易于推广应用。 |
| 作者： | 易晓剑 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 雷正保 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
