车辆结构耐撞性的多目标稳健性优化设计

发布时间：2017-07-07 18:00

  本文关键词：车辆结构耐撞性的多目标稳健性优化设计

  更多相关文章： 车辆耐撞性 稳健性优化 多目标优化 最优多项式响应面

【摘要】：随着汽车行业的高速发展,汽车的保有量逐年增长,人们对汽车的安全性要求也越来越高。车辆结构的耐撞性优化设计研究对汽车安全性的提高具有重要意义。在车辆结构的耐撞性优化设计中,传统的优化设计方法将设计变量作为确定性值考虑,但实际车辆结构的耐撞性设计过程中往往存在着不确定性因素,如材料属性参数和结构尺寸等。这些不确定性因素可能会使得基于确定性优化得到的最优目标值超出约束范围,从而影响产品的质量特性。因此,考虑设计变量的不确定性对车辆耐撞性设计的影响,进行稳健性优化设计是十分必要的。本文通过研究分析乘用车侧面碰撞、100%正面碰撞和25%小偏置正面碰撞三种碰撞形式,对车辆结构进行优化设计,提高车辆的耐撞性及稳健性。具体研究内容和成果如下:1)基于最优多项式响应面方法进行车辆结构耐撞性的多目标稳健性优化设计。利用误差减小比值的结构选择技术建立最优多项式响应面,而后用之代替车辆侧面碰撞模型,结合管理工程学中的6?理念,对某款乘用车的侧面结构进行多目标稳健性优化设计。在构建多目标稳健性优化模型时,考虑材料属性参数和结构尺寸的不确定性。结果表明,车辆侧面结构的耐撞性能得到提高,耐撞性指标的稳健性也得到增强。2)结合最优多项式响应面模型,进行车辆多种碰撞工况下多目标稳健性优化设计。综合考虑车辆在100%正面碰撞和25%小偏置正面碰撞工况下的特点,以某款乘用车前端的五个结构件作为研究对象,结合试验设计和NSGA-II遗传算法进行多目标稳健性优化设计。优化结果对比显示,100%碰撞工况下车身加速度降低12.6%,同时25%小偏置正面碰撞工况下脚踏板侵入量也有所减少,两种碰撞工况下的耐撞性和目标响应的稳健性均有所提高。本文采用的稳健性设计方法,能够综合提高车辆结构的耐撞性及稳健性,具有一定的工程实用性,为多种碰撞工况下的车辆结构耐撞性与稳健性优化设计提供一种可借鉴的方法。
【关键词】：车辆耐撞性 稳健性优化 多目标优化 最优多项式响应面
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U462
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 车辆耐撞性研究背景10-11
• 1.2 国内外车辆耐撞性研究历史及现状11-13
• 1.3 稳健性设计方法的发展现状13
• 1.4 稳健性设计在车辆碰撞领域的应用13-15
• 1.5 本文主要研究内容15-16
• 第2章 稳健性优化设计的理论基础16-27
• 2.1 基本原理概述16-18
• 2.2 田口稳健性设计18-22
• 2.2.1 质量损失函数和信噪比20-22
• 2.2.2 田口试验设计方法22
• 2.3 基于代理模型稳健性设计22-26
• 2.3.1 代理模型方法23-25
• 2.3.2 误差检验方法25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 基于最优多项式响应面车辆耐撞性多目标稳健性优化设计27-44
• 3.1 引言27
• 3.2 车辆侧面碰撞有限元模型的建立27-32
• 3.2.1 车辆侧面碰撞模型有效性验证29
• 3.2.2 设计变量和不确定变量的选取29-31
• 3.2.3 目标函数的选取31-32
• 3.3 最优多项式响应面构建方法32-37
• 3.3.1 试验设计33-34
• 3.3.2 最优多项式响应面方法34-37
• 3.4 多目标稳健性优化模型37-40
• 3.4.1 多目标稳健性优化38-39
• 3.4.2 6s 设计准则39-40
• 3.5 优化结果分析40-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 考虑多碰撞工况的车辆结构耐撞性多目标稳健性优化设计44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 正面碰撞有限元模型的建立及验证44-49
• 4.2.1 建立整车有限元模型44-45
• 4.2.2 模型的有效性验证45-47
• 4.2.3 小偏置正面碰撞模型的有效性验证47-49
• 4.3 稳健性优化模型49-50
• 4.4 多种碰撞工况下的稳健性优化50-55
• 4.4.1 优化结果分析52-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论与展望56-58
• 参考文献58-63
• 附录 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录63-64
• 致谢64

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本文编号：531191