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基于代理模型的汽车碰撞安全性多目标优化研究
| 论文题名： | 基于代理模型的汽车碰撞安全性多目标优化研究 |
| 关键词： | 汽车设计;安全性评价;碰撞试验;数据处理 |
| 摘要： | 汽车给人们的生活带来了极大的便利，在提高生活质量的同时，也威胁着人们的生命安全。随着汽车保有量的逐年攀升，汽车道路交通事故频发，导致巨额的社会财产损失，汽车碰撞安全性已成为全球的重点关注问题。传统的汽车碰撞安全研究方法为实车试验法，但这种方法研究周期长，费用昂贵并且对试验设备及人员的要求都较高。随着计算机辅助分析技术的不断发展以及碰撞理论的逐渐成熟，汽车碰撞过程的有限元仿真模拟设计得到实现，极大地缩短了开发周期。然而对于汽车碰撞这种复杂且存在高度非线性的动力学过程，有限元仿真技术无法满足迭代优化的计算要求，因此将代理模型应用于汽车碰撞安全优化的方法得到发展。本文针对汽车碰撞安全性的设计需求，在碰撞安全性分析和有限元模型验证基础上，研究基于代理模型技术的汽车安全性多目标优化设计方法。 本研究主要内容包括：①采用福特某轿车有限元模型，建立汽车正面碰撞仿真分析模型，通过灰色关联度法对仿真结果的有效性进行评价。根据正面碰撞性安全性的试验结果，采用极差分析法找出对关联度影响较大的部件，建立二次多项式响应面模型，对关键板件的密度和弹性模量进行修正，提高了碰撞安全性仿真模型的计算精度。②采用LS-DYNA软件，对修正后的碰撞安全性仿真模型进行了计算，发现B柱加速度峰值为35.3g，前围板侵入量最大值为138.54mm，二者明显过大，对乘员安全造成威胁，有必要对其进行优化设计。板件吸收能量的分析表明，前保险杠、前纵梁等20个板件吸收的能量接近总能量的60%，是碰撞安全性优化设计的主要吸能板件。③采用测试点评价和交叉验证法，构造了整车质量、B柱加速度峰值及前围板侵入量三个目标的代理模型，研究了样本数量对模型精度的影响。结果表明：随着样本数量的增加，多项式响应面模型的精度呈明显上升趋势。而Kriging模型和径向基函数模型本身的拟合能力较强，样本数量的增加对模型精度的影响较小。④以整车质量、B柱加速度峰值及前围板最大侵入量为优化目标，通过极差法对板件厚度进行了灵敏度分析，将八个主要板件的厚度作为优化变量。采用拉丁超立方试验设计法抽取了150组样本，分别构造了多项式响应面模型、Kriging模型和径向基函数模型。利用NSGA-II优化算法，获得了多目标优化的Preto解集。优化结果表明：整车质量减小4.1kg，B柱加速度峰值降低8.44%，前围板侵入量降低6.03%，达到多目标优化的目的。 |
| 作者： | 陈媛媛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑玲;金松涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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