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概念设计阶段基于简化力学模型的车身性能分析与优化
| 论文题名： | 概念设计阶段基于简化力学模型的车身性能分析与优化 |
| 关键词： | 概念设计;简化力学模型;汽车车身结构;安全性能 |
| 摘要： | 汽车车身开发大致可以分为概念设计、详细设计、试验验证和定型生产等几个阶段。在概念设计阶段，详细的有限元模型无法建立，此时的设计具有很大的自由度和盲目性。如果在概念设计阶段能够根据车身造型、总布置硬点等基本数据建立车身简化力学模型，进行车身的强度、模态、刚度和安全等基本性能分析，必将大大降低早期开发信息不足带来的设计风险。 本文根据车身设计的实际情况，分别建立了基于刚度和模态分析工况的整车梁单元简化力学模型、基于碰撞分析工况的前舱简化力学模型、基于真实接头简化力学模型共三种简化模型。混合元自适应全局最优化算法将多个具有代表性的近似模型有机结合在一起，其对计算结果的精度有进一步的提高，因此本文利用该优化算法对基于真实接头简化力学模型计算的模态、强度和刚度进行了优化设计。本文研究的主要内容如下: (1)研究了国内外概念设计阶段车身简化力学模型和车身关键截面的现状及设计方法。 (2)针对概念设计阶段无法建立白车身详细有限元模型这一难题，本文建立了整车梁单元简化力学模型，并且对此简化力学模型和详细有限元模型进行了对比分析，分析结果表明此简化力学模型在保证建模速度快、修改方便、计算时间短的条件下，具备一定的计算精度，可以用于概念设计阶段车身性能的分析优化。 (3)本文对前舱简化力学模型和详细有限元模型进行了模态、动刚度和碰撞安全性能对比分析，分析结果表明此简化力学模型的误差在可接受范围之内，能够满足工程设计的早期需要，同时大大缩短了计算时间，为概念设计阶段有效预测车身重要受力构件的性能提供了指导方法。 (4)在强度分析工况中，应力集中位置往往出现在接头区域，为了在概念设计阶段能够预测接头是否满足强度要求，往往在接头位置采用真实接头进行模拟。本文建立了某车型白车身基于真实接头简化力学模型，并利用混合元自适应全局最优化算法对此简化力学模型计算的模态、强度和刚度进行了优化设计，分析结果表明优化后的车身性能得到了提高，且减轻了车身重量，具有一定的工程意义。 |
| 作者： | 阳均 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 成艾国;宋凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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