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基于拓扑优化的汽车车身焊点布置优化研究
| 论文题名： | 基于拓扑优化的汽车车身焊点布置优化研究 |
| 关键词： | 汽车车身;电阻点焊;焊点布置;优化设计 |
| 摘要： | 电阻点焊是车身制造中最主要的连接方式，通常一辆乘用车有数千个焊点遍布车身结构，在批量化生产中，每节省一个焊点，就可使总体成本大幅降低。焊点布置的合理与否不仅关系到整车的制造成本，更重要的是与车身结构的刚度、强度、模态频率以及碰撞性等各项性能密切相关。以往在车身设计制造过程中，车身焊点布置在极大程度上依赖于工程师的个人经验，缺乏系统性的指导方案，为满足性能需要往往人为增加焊点数量，致使车身部分区域存在多余焊点，增加了设计制造成本；另一方面，基于经验的焊点布置可能导致车身部分区域焊点数量不足，从而不能充分发挥结构与材料性能，造成用料及成本增加。更为重要的是，焊点布置不合理还可能导致车身局部应力过大，甚至连接失效，影响整车安全性能。 鉴于此，本文基于车身多学科工况需求，将先进的结构拓扑优化理论和方法应用于车身焊点布置优化研究。对扭转、门槛及座椅弯曲和尾部弯曲工况下车身结构进行静刚度分析以及模态分析，形成了车身焊点布置拓扑优化问题的权重耦合目标和约束条件的数学表述，将焊点布置的离散型优化设计问题转化为焊点可能布置域中焊点材料分布的连续性优化设计问题，并建立了车身焊点拓扑优化有限元模型。创新性的针对车身焊点拓扑优化结果提出了“焊点单元密度-间距插值法”，并对不同插值函数下的焊点优化布置结果进行了分析对比，建立了满足车身多学科性能和可焊性好的焊点拓扑优化取舍规则。 本文的研究方法经车身B柱验证，在不降低结构性能约束的同时可减少焊点数量16.4%。本文开发的焊点拓扑优化模型、方法、流程和策略均具有普遍的实用性和良好的可操作性，可广泛适用于各类焊接结构件和车身焊点布置的开发工作中。 |
| 作者： | 于晨 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 亓昌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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