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基于静刚度与模态的汽车车门焊点拓扑优化
| 论文题名： | 基于静刚度与模态的汽车车门焊点拓扑优化 |
| 关键词： | 车门焊点;拓扑优化;静态刚度;模态频率;最小柔度值 |
| 摘要： | 车门是汽车的重要组成部分，对汽车的舒适性和安全性具有重要影响。车门主要通过点焊方式将各个钣金件连接在一起，焊点的数量和分布对车门的性能具有重要影响。本文以某型汽车车门焊点作为研究对象，综合考虑车门静动态性能对焊点进行多目标优化。主要研究内容包括： (1)车门结构分析与有限元建模。分析了车门的结构并以焊点为研究对象，选取三种有限元单元(RBE2、CWELD和ACM2)模拟焊点并分别进行车门的有限元建模，进行模态分析得到车门的模态频率值，通过实验值与仿真值的对比验证，确定更加合理的焊点模拟方式。 (2)车门静态刚度与模态分析。基于车门的有限元模型，对车门的垂直刚度、侧向刚度、扭转刚度和模态进行求解，并获得其刚度值、模态值和振型图。 (3)车门焊点静动态多目标拓扑优化建模。基于变密度法(SIMP)，建立车门静态刚度优化和模态频率优化的数学模型，并采用折衷规划法建立车门的多目标拓扑优化模型。 (4)车门焊点静动态多目标拓扑优化计算。基于单目标拓扑优化模型进行计算，得到静态单工况优化的最大柔度值及最小柔度值和动态频率优化的最大模态频率值及最小模态频率值。通过合理评价各工况目标函数的重要性，建立权重比较矩阵，求解并得到各工况目标函数的权重值。通过建立车门焊点静动态多目标拓扑优化函数，并且选取两种体积分数进行拓扑优化，得到焊点优化结果。通过对比优化前后车门的静态性能和模态性能，确定合理的体积分数，并且验证优化合理性。结果表明：在不影响车门静动态特性的前提下，通过多目标拓扑优化，车门焊点数量减少了14.1％。 |
| 作者： | 吴盛强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 吴长德;毛伟杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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