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原文传递关键汽车结构性能指标的区间不确定性优化设计

论文题名：	关键汽车结构性能指标的区间不确定性优化设计
关键词：	汽车结构;性能指标;区间不确定性;优化设计
摘要：	汽车结构的设计性能在很大程度上取决于相关指标的设计质量，运用各种方法对汽车结构中的关键性能指标进行优化设计，对于提高汽车结构性能和降低设计制造成本具有重要意义。同时，在优化设计中考虑不确定性因素，对提高汽车的结构性能可靠性具有很大的实际工程意义。目前的汽车不确定性结构优化主要采用概率模型，该模型能够较好地描述系统的随机不确定性，但是由于不确定信息缺失或获取困难，以及计算成本过高等原因，导致基于概率的优化方法在实际汽车结构设计中受到一定限制。区间模型对不确定性信息的要求较低，只需获知不确定变量或参数的上、下界，无需其分布特征，因此对实际工程优化问题有较强的适用性，有望在汽车结构设计中发挥重要作用。　　本文展开了区间不确定性优化理论与应用方面的研究，首先在理论上对区间不确定性优化的建模方法进行了探讨，提出了两种区间不确定性优化模型，然后应用所提出的模型对若干汽车结构性能指标进行了区间不确定性优化设计。本文主要完成了以下研究工作: 　　(1)提出了两种基于公差的区间不确定优化方法，解决了通常情况下设计结果只能为确定值的问题，为实现设计变量和公差的区间不确定性同步设计提供了有效工具。本文提出的第一种方法采用区间中点表示目标函数的平均值以表征系统名义性能，利用公差评价因子表征设计变量尺寸公差大小，对系统性能和公差进行优化。第二种方法以公差评价因子为目标，以指定名义性能与原固有限制性条件为约束，实现了指定名义性能与最差情况下的公差最大化。　　(2)应用本文提出的优化方法对汽车平顺性进行了区间不确定性优化设计，提高了汽车平顺性指标。首先建立了单轮两自由度、半车五自由度和整车八自由度的汽车平顺性不确定性优化模型，同时通过实车实验对仿真模型进行了验证;其次对汽车悬架刚度和阻尼进行区间不确定性优化设计，在改善汽车平顺性的同时，提高了悬架减振器与弹簧的制造和装配工艺性。　　(3)运用区间方法对汽车操纵稳定性中的两个关键问题进行优化，提高了前悬架定位指标的性能和整车操纵稳定性。建立了汽车的操纵稳定性多刚体运动仿真模型和优化模型，对前悬架定位参数和整车操纵稳定性进行区间不确定性优化设计，改善了主要悬架零部件的安装和制造工艺性。　　(4)对汽车正面和侧面的碰撞安全性问题进行了区间不确定性优化设计，有效提高了正面和侧面的耐撞安全性。通过汽车的碰撞有限元模型构建出正面和侧面耐撞安全性的优化模型，对前端防撞梁和吸能盒等车身防撞结构板件进行区间不确定性优化设计，提高了车身耐撞吸能元件的冲压工艺性。
作者：	谢慧超
专业：	机械工程
导师：	姜潮
授予学位：	博士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文