基于混合试验设计的纯电动车多学科轻量化设计

为实现纯电动汽车结构轻量化设计,常采用基于试验设计和近似模型及优化技术的多学科优化设计。文章为了保证样本矩阵的正交性和均匀性,同时兼顾时间成本,对拉丁方试验设计进行改进,开发了混合试验设计算法。以某纯电动汽车开发为例,根据结构性能特点和工程经验对纯电动汽车白车身进行不同区域不同工况的轻量化设计,并利用混合试验设计方法生成兼顾正交性的均匀样本矩阵,建立近似模型并进行优化,整车减重8.8 kg,中间区域减重5.2 kg,减重率达6.4%。证明了采用混合试验设计方法可以生成具有较好效果的仿真方案,并减少样本数量,表明该算法具有工程实用性。结合分区域解耦优化策略,可以应用较少的资源和较低的时间成本,达到较好的减重效果。

基于头碰与结构性能的发动机罩正向优化设计

文章以某发动机罩正向开发为例,通过将头碰工况转化为静态加载的方法,结合刚度模态工况,对发动机罩进行多学科拓扑优化及概念设计。建立全参数化模型,快速设计并验证了发动机罩初始方案。自行开发的二次开发工具包实现了大样本点生成、提交计算及提取结果的自动化。运用基于试验设计与近似模型的参数优化技术,研究了影响发动机罩各项性能的关键因素,同时平衡发动机罩各项性能与重量的关系,得到优化设计方案。通过对Pareto前沿的研究,定量寻找性能之间的走势关系,并寻找性能效率的拐点,从而提高了发动机罩的正向开发能力。

基于Kriging模型的大客车侧翻安全性多目标优化

建立某型客车的有限元模型,依据ECE R66法规对客车侧翻安全性进行了多目标优化.根据侧翻仿真结果,选取客车上部结构关键零件截面形状为变量,以最大质心加速度和质量为目标,以侧围立柱与地板间夹角θ为约束条件,并结合最优拉丁方试验设计法生成了高精度的Kriging模型.利用NSGA(non-dominated sorting genetic algorithm)-II算法对大客车侧翻安全性进行了多目标优化并得到了Pareto最优解集.优化结果表明利用截面形状优化法可以在质量增加较小的条件下提高整车的侧翻安全性能.

车身正向开发过程中的优化设计

研究了如何在车身的各个开发阶段,合理地应用多种优化设计方法。以某款车的白车身正向开发为例,运用拓扑优化技术,找到白车身结构最有效的材料分布;建立全参数化的几何/有限元模型,研究载荷传递路径,确定车身结构,采用基于实验设计与近似模型的参数优化技术,平衡白车身的结构、安全、振动噪声等性能和车身质量,得到了最优设计方案;优化零件形貌,设计冲压筋。通过4个具体的案例(拓扑优化、路径研究、参数优化和形貌优化),合理的运用多种优化设计方法,优化车身正向开发流程,提高开发效率,提升车身的结构、安全和振动噪声等性能,并降低车身质量。

基于ADAMS/View的刚柔耦合大客车悬架优化分析

基于ADAMS软件中建立柔性体的方法,建立了某大客车悬架刚柔耦合运动学模型并对其进行仿真。针对在仿真过程中出现的在转弯工况下车身侧倾角过大的问题,利用ADAMS/Insight选取合适的横向稳定杆铰接点坐标值以及截面尺寸作为优化变量,以车身侧倾角均值最小作为优化目标,对悬架模型进行优化分析,以期使其车身侧倾角均值达到同类上市车型的水平,改善行驶稳定性。仿真结果验证了优化方案的可行性,使车身侧倾角均值达到了预期的控制目标,为今后的大客车悬架设计提供了参考方法。

轿车车身概念设计阶段采用梁板混合模型的正面耐撞性仿真研究

根据薄壁梁的轴向压溃和弯曲的基本理论,获取了薄壁梁的刚度特性。采用6自由度非线性弹簧单元和它与梁单元的组合分别代替原方管轴向压溃和弯曲有限元模型中壳单元的分析结果表明,它们能较好地模拟薄壁梁的碰撞变形过程。然后,将其用于建立某轿车前舱结构的梁板混合分析模型,分别用梁板混合模型和原板壳详细模型进行正面碰撞仿真,结果对比表明梁板混合模型不但能和板壳模型同样好地预测轿车的正面碰撞性能,而且可缩减约85%的仿真时间。