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基于相对灵敏度与综合优化的某商用车驾驶室轻量化设计
| 论文题名： | 基于相对灵敏度与综合优化的某商用车驾驶室轻量化设计 |
| 关键词： | 商用汽车;驾驶室;轻量化设计;结构优化;灵敏度评价 |
| 摘要： | 伴随着能源危机、环境问题等的出现，轻量化设计已成为汽车设计过程中必须考虑的重要因素。对于商用车而言，减轻车辆整备质量，不仅可以降低燃油消耗，减少有害物质排放，还可以增加汽车的装载量，提高运输效率。驾驶室作为汽车的重要组成部分，是驾驶员的主要活动空间，对其进行的结构优化对于整车性能的改善具有重要意义。 本文围绕商用车驾驶室进行优化设计，旨在不降低驾驶室使用性能的前提下，实现驾驶室总质量的减轻。针对商用车驾驶室等复杂结构的轻量化设计，本文结合综合优化的策略，在商用车驾驶室开发设计阶段，力求实现结构在多使用性能约束下的、多构件参与的全面优化设计。首先建立有限元模型；分析驾驶室在弯曲、扭转等主要工况下的静态特性和自由模态下的动态特性，评估驾驶室结构的整体性能。 驾驶室是一个由众多零件组成的大型结构，为避免优化的盲目性，提高设计效率，优化前对模型进行灵敏度分析。以弯曲刚度、扭转刚度及驾驶室一阶模态为约束条件，以驾驶室各构件的板厚为设计变量，建立各部件对驾驶室整体性能及总质量的贡献度；并进一步运用相对灵敏度和平均相对灵敏度评价方法选择优化变量，简化了变量的选择过程。在相对灵敏度分析的基础上，针对研究对象状态变量和设计变量较多的特点，为缩短优化时间，本文提出运用一种简便快捷的设计方法完成优化设计，其中包含有三种涵盖所有约束条件但优化方向不同的设计方案，即轻质量方案、高刚度方案以及综合方案；对比分析不同设计方案的优化结果，并运用轻量化系数评价各方案优化效果，综合方案较快速实现了商用车驾驶室总体轻量化设计目标。最后，依据ECE R29-02技术要求验证优化后驾驶室的被动安全性能。 优化结果表明：驾驶室在满足各项性能要求的前提下，实现减重24.9kg，占驾驶室总质量的7.40％。 |
| 作者： | 姜彪 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 韩旭;谢小平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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