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基于静刚度的某SUV白车身多目标结构优化
| 论文题名： | 基于静刚度的某SUV白车身多目标结构优化 |
| 关键词： | 多目标优化;白车身;静刚度;相对灵敏度;多目标遗传算法 |
| 摘要： | 车身是汽车的重要组成部分，车身刚度与汽车的安全性、操纵性等密切相关。随着科学技术的不断发展，越来越多的组件加装到了车身上，这就对车身刚度提出了更高的要求。车身刚度有动静之分，动刚度指模态刚度，静刚度指弯曲、扭转刚度。本文以某SUV白车身为研究对象，联合使用形状优化与尺寸优化，在车身形状和质量没有明显改变的情况下，同时提升了车身的弯曲、扭转刚度，对于新车研发和性能提升具有一定的参考意义。 首先进行了白车身静刚度试验。按照企业静刚度试验标准进行了试验，获得了白车身的弯曲、扭转刚度试验值。 其次进行白车身有限元模型的刚度仿真分析与验证。对车身数模进行几何清理、抽取中面、网格划分，建立焊点和胶粘连接，并赋予了各个部件厚度和材料属性，建立白车身有限元模型并对网格质量进行检查，结果符合仿真要求。参考实车试验，设置白车身弯曲、扭转工况。考虑车身弯曲工况下的自然下沉量，提出了一种线性方法进行弯曲工况下测量点位移的修正。仿真得到的弯曲刚度和扭转刚度数值与实车试验值误差分别为6.1%和4.8%，认为建立的有限元模型合理。在此基础上进行了白车身的自由模态分析，得到前六阶弹性体模态。 最后以提升白车身弯曲扭转刚度为目的进行多目标优化设计。综合弯曲、扭转刚度仿真结果，对中纵梁设置了形状变量，通过相对灵敏度分析得到对弯曲刚度和扭转刚度影响显著的尺寸设计变量。将设置好工况的车身有限元模型和设计变量参数化，编写弯曲、扭转刚度自定义函数，提取车身的质量、一阶模态频率、弯曲和扭转刚度作为响应，设置变量的上下限范围。采用Hammersley采样方法获得105个样本数据，利用移动最小二乘法（MLSM）建立各个响应的二阶近似模型；采用拉丁超立方采样方法获得60个样本数据，验证了建立的近似模型合理。以弯曲、扭转刚度为目标，以车身质量与模态频率为约束，利用多目标遗传算法（MOGA）进行求解计算，通过不同方案的对比分析和轻量化指数确定最终优化方案。结果表明，车身在质量增加0.65%、一阶模态频率没有降低的情况下，弯曲刚度提升5.39%，扭转刚度提升4.64%。 |
| 作者： | 吉恒毅 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张京明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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