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基于代理模型的客车车身骨架多目标优化
| 论文题名： | 基于代理模型的客车车身骨架多目标优化 |
| 关键词： | 客车车身;骨架结构;优化设计;代理模型 |
| 摘要： | 对车身进行优化设计不仅可以减少制造所需的原材料，还可以降低车身质量，提高性能，减少排放，因此对客车车身进行优化势在必行。基于此，本文以某客车车身骨架作为研究对象，通过降维拉格朗日法拟合出车身的目标和约束函数来对车身骨架进行多目标优化。本文主要工作及结论如下： 1.对车身骨架进行静强度分析。根据客车骨架三维几何模型，对车身骨架结构进行网格划分，针对水平弯曲、极限扭转、急转弯和紧急制动4种工况分别施加载荷和约束等条件，分析了此四种工况的静强度，结果显示车身结构在任意一种工况中都满足强度要求。 2.对客车骨架进行模态分析，得到其前十阶自由模态频率值和振型。结果显示车身结构不会与外界激励源共振。 3.通过灵敏度分析筛选出15个零件参加轻量化设计。以筛选出来零件的板厚作为设计变量，优化目标为车身的质量最小，约束为车身结构在水平弯曲、极限扭转、急转弯和紧急制动4种工况下的最大应力值满足材料强度要求，基于降维拉格朗日法拟合出客车车身骨架的质量和约束应力的数学表达式，建立了客车车身骨架轻量化模型。最后通过序列二次规划法来求解，使车身骨架减轻了177.4kg，占车身骨架总质量的6.58%。 4.以车身骨架质量最小和车身刚度最大为目标，以车身结构在水平弯曲、极限扭转、急转弯和紧急制动4种工况下的应力值均满足材料强度要求和一阶自由模态频率小于原有一阶模态频率作为约束，建立了客车车身骨架的多目标优化模型，基于降维拉格朗日法拟合出质量、刚度、应力和模态频率的数学表达式，利用多目标遗传算法求解出含有60组解的Pareto解集，计算出每组解的优劣指标并选出最优解，结果表明在保证了一定刚度的同时车身骨架减轻了33.559kg。 |
| 作者： | 马永旺 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 孟广伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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