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ESL法在汽车结构优化设计中的应用
| 论文题名： | ESL法在汽车结构优化设计中的应用 |
| 关键词： | 汽车;动态结构;优化设计;等效静态载荷法;柔性多体动力学 |
| 摘要： | 本文通过等效静态载荷(ESL)法把柔性多体动力学分析和静态结构优化理论结合起来，探讨了利用该方法进行动态结构优化的工作内容，并总结了动态结构优化设计的流程；对后备箱铰链机构和发动机曲轴连杆机构进行动态结构优化，以及在搓板路面、平直路面转向和交替摆动路面作用下对双横臂悬架的下摆臂进行形貌优化，并根据优化结果提出了下摆臂新的设计方案。本文的研究工作主要体现在以下几个方面： 1．总结了基于ESL法的动态结构优化设计的流程，探讨了动态结构优化过程中几何模型的简化、单元类型的选取、运动副的选择与简化原则、动态载荷的处理方式、优化目标和约束条件的选择，为基于等效静态载荷法的动态结构优化的实施提供了参考。 2．对后备箱连杆机构和发动机曲轴连杆机构进行动态结构优化，使后备箱铰链机构的执行杆在减重28.63％的基础上，最大应力由110MPa减小到60MPa，发动机连杆的最大应力由421MPa减小到365MPa。通过对优化结果的分析，验证了该方法在汽车这种多自由度、复杂刚柔耦合系统中应用的可行性。 3．在搓板路面、平直路面转向和扭曲路面下对双横臂悬架进行了柔性多体动力学仿真结果的分析，并建立了以提高下摆臂刚度为目标的动态结构优化模型，对它进行形貌优化。根据优化后得到的形状，得到下摆臂新的结构设计方案。经过柔性多体动力学分析后得出，新结构较原结构强度增加15.4％，刚度增加了27.2％，而质量仅仅增加了5％。 在进行动态结构优化的过程中，发现该方法在实际工程应用中还有不足之处，结合工程应用的实际情况提出改进方案，并对后备箱铰链机构、发动机曲轴连杆机构和双横臂悬架下摆臂动态结构优化的结果表明：尽管利用ESL法对汽车零部件进行动态结构优化仍有不足之处,但只要通过合理的方法解决在工程实现上的困难，该方法进行动态结构优化是可行的。同传统的静态结构优化相比：该方法一方面可以减少优化结果的准确度对工程师经验的依赖度，并使优化的结果在整个工作过程中满足性能要求；另一方面可以缩短结构优化设计的时间，加快产品的研发速度。 |
| 作者： | 赵礼辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘长虹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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