基于多材料結構的汽車車身輕量化設計與研究.pdf

1、減輕汽車重量可以顯著提高汽車燃油經濟性，從而節(jié)約能源并減少排放。本文研究基于多種材料結構的汽車車身輕量化設計方法。多材料結構輕量化車身設計的核心思想是，合適的材料用于車身合適的部位。文中以汽車車身為研究對象，應用有限元分析和現(xiàn)代結構優(yōu)化設計等技術，綜合考慮車身重量和材料成本兩個設計目標，計算得到各種材料在車身的合理的應用部位，研究得到合理、系統(tǒng)的多材料結構輕量化車身設計方法。本文主要內容如下： 首先在系統(tǒng)分析車身結構概念設計階段

2、特點的基礎上，建立了車身結構參數化有限元模型，對車身結構在靜態(tài)彎曲和扭轉工況下的變形狀況進行了有限元分析；建立了模態(tài)分析模型，使用模態(tài)分析技術對車身結構的動態(tài)特性進行了研究。 以車身重量作為優(yōu)化目標函數，以車身骨架梁單元截面參數為設計變量，以整車彎曲剛度和扭轉剛度作為約束條件，建立車身結構優(yōu)化設計數學模型。應用試驗設計技術(DOE)對設計變量進行篩選，從而極大的減小了優(yōu)化計算的解題規(guī)模。計算得到單一鋼材料車身和單一鋁材料車身的結

3、構優(yōu)化參數。 提出一種車身材料和結構組合多目標優(yōu)化的方法，同時為車身的每一個部件確定最為合適的材料和結構尺寸。為材料分配唯一的標識編碼，把車身所用材料直接作為設計變量，并且和車身部件截面參數一起構成設計變量空間?？紤]車身重量和材料成本兩個目標以及剛度約束，建立了車身材料及結構組合優(yōu)化問題的數學模型。應用多目標遺傳算法進行求解，完成多材料結構車身輕量化優(yōu)化設計，并對單一材料車身和多材料車身優(yōu)化結果進行了對比分析。 本文研究