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基于稳健设计的车身部件结构优化设计研究
| 论文题名： | 基于稳健设计的车身部件结构优化设计研究 |
| 关键词： | 车身部件;结构优化;稳健设计;组合近似模型;数值验证 |
| 摘要： | 车身作为汽车的四大总成之一，对整车性能有着十分重要的影响。随着汽车工业的不断发展，人们对车身性能的要求也越来越高，车身结构优化设计一直是汽车工业领域的研究热点。事实上，在车身的制造和使用过程中存在许多不确定性因素，如制造精度、材料特性以及环境条件等。传统的车身结构优化设计，忽视了这些不确定性因素的影响，导致在某些条件下设计会超出约束条件而失效。随着稳健设计方法在许多领域的科研和生产中取得了极其显著的效果，研究人员也将稳健设计方法引入到汽车工业中。本文将稳健设计方法应用于车身的结构优化设计，主要研究内容如下: (1)组合近似模型方法的研究。通过数值算例，研究了组合近似模型方法的可行性，并对其预测精度进行了验证。研究结果表明:组合近似模型与单一近似模型相比，虽然预测精度没有明显的优势，但对抽样方法不敏感，有更好的稳定性。在构建组合近似模型时，选用精度较高的单一近似模型，有利于提高组合近似模型的预测精度。 (2)基于双响应面法，对车身的碰撞安全性进行稳健性优化。以某轿车前部薄壁结构为研究对象，对其进行稳健性优化设计。针对已有研究中只考虑单一类型的不确定性因素的不足，本文同时考虑了板件尺寸和材料参数的不确定性，并提出了一种新的质量特性均值和标准差的计算方法。在构建响应值的近似模型时，采用了组合近似模型方法。优化前后的结果对比表明:经稳健性优化后，前纵梁的碰撞性能指标不仅满足设计要求，而且各项性能指标的稳健性也得到提高，并且实现了减重的目的。 (3)基于田口方法，对车门的结构进行稳健性优化。研究了材料参数以及载荷工况的波动，对车门结构性能的影响。通过田口稳健设计方法，找出了对车门下垂刚度和一阶固有频率影响最大的车门板件。在保证车门结构性能满足设计要求的前提下，通过合理的车门板件厚度组合，使车门结构性能的稳健性提高，同时减轻了车门重量。 本文的研究结果表明，采用稳健设计方法，不仅能使车身结构的性能指标得到优化，而且还能降低不确定性因素的影响，提高车身结构性能的稳健性，具有较强的工程实用性。本文也为车身的轻量化设计提供了可借鉴的方法。 |
| 作者： | 刘行 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 谢晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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