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基于拼焊板结构的车身轻量化方法研究
| 论文题名： | 基于拼焊板结构的车身轻量化方法研究 |
| 关键词： | 车身轻量化;拼焊板结构;焊缝位置;拓扑优化;有限元仿真;优化设计 |
| 摘要： | 近年来，拼焊板技术已逐渐应用于汽车设计，车身结构采用拼焊板技术能够减轻车身质量、提高零件局部强度、改善装配精度、降低制造成本等优点。传统的拼焊板设计主要还是依靠设计人员的工程经验，缺乏统一的设计方法，不仅浪费人力、物力和财力，而且拼焊板结构的优点难以表现，因此基于拼焊板技术的车身轻量化设计研究具有重要意义和参考价值。 本文首先分析了不同焊缝连接对车门性能的影响以及焊缝位置对冲压件成形性能的影响；基于拓扑优化技术的板材分块及焊缝布置；最后结合试验设计及优化算法达到轻量化的目的。主要研究内容如下： 1、基于车门多工况，建立了共节点连接、刚性单元连接、梁单元连接及壳单元连接的车门有限元模型，分析不同焊缝连接方式对车门性能的影响，综合考虑结果的准确性和计算时间，得出共节点模型相比其它连接方式模拟结果更准确，效率更高。 2、采用共节点焊缝模型，分析焊缝位置对冲压件成形性能的影响。通过成形仿真技术，分析焊缝位置对冲压件凸/凹结构成形性能的影响，防止因焊缝布置不合理导致拼焊板零件性能的减弱。 3、以白车身前车门为例，提出一种基于拓扑优化技术及现代优化方法为基础的车身拼焊板零件轻量化设计优化方法。应用变密度法对车门结构进行拓扑优化分析，在给定的设计空间内获得材料的密度分布，并结合焊缝布置方式对内板进行分块和焊缝布置。 4、综合考虑模态和刚度性能对车门进行灵敏度计算，计算出车门主要零件对车门性能和质量的贡献，并结合第3步研究工作，据此确定优化设计变量。采用拉丁超立方法设计仿真试验方案，用Kriging法构建响应面近似数学模型，最后利用序列二次规划法对近似模型进行优化计算。研究结果表明，在满足拼焊板车门性能的同时，车门结构质量最小，为拼焊板结构在车身结构设计和轻量化设计研究提出了一套集有限元方法、拓扑优化技术及现代优化方法相结合的有效方法。 |
| 作者： | 涂晴 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王丽娟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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