详情

原文传递某微客车门静动态性能分析及结构件料厚多目标优化

论文题名：	某微客车门静动态性能分析及结构件料厚多目标优化
关键词：	微客车门;轻量化技术;三维模型;性能评价;结构件料厚
摘要：	为满足当今社会对资源和环境的需求，汽车正向着轻量化的方向发展。车门作为车身设计的一部分，对汽车总质量的影响也是不容忽视的，对车门轻量化技术的研究已成为当今汽车行业重要的研究领域之一。　　在车门质量减少的同时应该保证其刚度、强度、模态等静动态性能也满足要求，因此要对车门结构进行多工况条件下的多目标的优化设计。本文围绕国内某企业微型客车右前车门的开发，为实现车门结构的轻量化，主要做了如下的研究: 　　首先，使用3D建模软件CATIA建立车门的每个零件的三维模型;利用有限元前处理软件HyperMesh对车门结构进行有限元划分，并建立车门的侧向弯曲刚度、垂直刚度和自由模态的仿真分析模型;用Optistruct计算出车门结构侧向弯曲刚度、垂直刚度和一阶模态频率的初始值;通过对模态的仿真值与实验值进行误差分析，验证有限元模型的精度，证明仿真分析的结果可靠;同时，通过在车门右上角增加Z型板，使得侧向弯曲刚度经初步优化之后有很大的富余，为车门轻量化提供空间。　　其次，采用Plackett-Burman试验设计的方法筛选出对车门响应影响比较显著的零件，以这些零件的料厚作为优化设计的变量;运用Hemmersly试验设计方法采集设计变量与车门侧向弯曲刚度、垂直刚度和一阶模态频率的样本值，并根据试验设计结果利用最小二乘法建立设计变量与侧向弯曲刚度、垂直刚度和一阶模态的近似响应面模型;基于决定系数和调整的决定系数对近似模型进行误差分析，并通过检测各响应在样本点集处的相对误差来检测近似模型的精度，确保其可以代替有限元模型用于后期的多目标优化设计中。　　最后，采用多目标遗传算法对车门的静动态性能进行优化。以车门的质量最小、垂直刚度最大为优化目标，车门的侧向弯曲刚度和一阶模态频率均能满足要求为约束条件，建立车门结构多工况多目标条件下的优化模型，在近似模型的基础上，计算得到Pareto非劣解集，并根据工程实际挑选满意解;最终优化结果使得车门质量减少了3.88％，同时车门的刚度性能取得明显的提高，模态特性也有所改善，达到了预期的优化设计目标;然后，在有限元模型的基础上验证优化结果，发现近似模型的仿真值与有限元模型的计算值之间的相对误差较小;另外，由于优化后车门外板料厚减小，可能会对抗凹性能有影响，因此用Optistruct分析车门外板的抗凹性，分析结果显示外板的抗凹性满足要求。以上结果表明本研究所采用的优化设计方法有效可靠。　　本课题来源于某汽车研发公司，并以真实模型为依据，在优化过程中融入了试验设计和近似模型的方法，大大提高了工作效率，最终得到了可靠的优化结果，具有十分重要的工程意义和现实价值。
作者：	刘大玲
专业：	机械工程
导师：	王霄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文