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纯电动客车车身骨架多目标轻量化设计
| 论文题名： | 纯电动客车车身骨架多目标轻量化设计 |
| 关键词： | 车身骨架;灵敏度分析;多目标优化;电动汽车;轻量化设计 |
| 摘要： | 纯电动汽车因为采用动力电池组及电机驱动，具有“零污染”、低噪音、能量转换效率高、结构简单、使用维修方便等优点，已经成为了城市公交发展的主要方向。由于动力电动比能量不高，要提高续驶里程必须增加电池的数量，从而导致电动汽车整车质量较大。客车车身骨架重量约占客车总重量的30％～40％，因此为减轻客车整车质量，通过车身结构优化减轻客车车身骨架质量是一条有效途径，同时对延长客车续驶里程、改善动力性具有重要意义。 本论文研究的主要内容包括以下几个方面: 首先，本文研究对象为某公司研发的6.6米纯电动公交客车，根据公司提供的三维UG模型，在有限元软件Hypermesh中建立客车骨架有限元模型。在Radioss软件中进行水平弯曲、极限扭转、紧急制动及紧急转弯工况等四种典型工况下的静力学分析以及车身结构自由模态分析。然后在定远试验场进行强度试验，记录电阻应变片的数据并处理，将各测点试验值和仿真计算值比较，在误差允许范围内验证有限元模型。 其次，对客车车身骨架的地板、顶盖及左右侧围骨架部件进行变量处理。根据车身结构的对称性和功能相似性将变量进行分组处理，以构件厚度作为变量，进行相对灵敏度分析筛选出对骨架质量敏感，但对车身骨架性能不敏感的部件，把这些部件的厚度参数作为优化设计的变量以提高优化效率。 然后，对车身骨架进行多目标优化前，先使用哈姆斯雷试验设计方法在设计变量空间进行采样，对各采样点进行有限元分析。根据有限元仿真数据，利用径向基函数(RBF)神经网络方法建立车身骨架质量、刚度及模态性能的近似模型。 最后，利用Hyperstudy软件自带的遗传算法进行多目标优化。以车身骨架质量最小，扭转刚度最大为优化目标，以一阶扭转模态频率及一阶弯曲模态频率作为约束条件，使用遗传算法对车身骨架进行多目标优化。将优化前后的车身骨架进行对比。实现减重146Kg，从优化前的1321kg下降到1175kg，轻量化程度达11.05％。减重效果显著，同时客车车身骨架结构各项性能仍满足要求。 |
| 作者： | 刘显春 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 姜武华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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