基于两种不确定的稳健设计方法及其在车身轻量化设计中的应用

针对传统基于近似模型的稳健设计方法中近似模型预测误差易导致优化解约束失效的问题,综合考虑参数不确定和近似模型预测不确定的影响,建立基于2种不确定因素的稳健设计方法,并通过数学测试案例验证所提方法的优化效果.同时,针对车身轻量化问题进行应用研究,选取非线性程度高、近似模型不确定影响大的耐撞性指标作为稳健约束.结果表明,基于2种不确定因素的稳健方法可以有效保证高维、强非线性问题优化解的可靠性,并在满足碰撞性能指标的前提下,达到车身减重11.06%的轻量化效果,从而验证了所提方法的可行性.

氢能汽车氢瓶框架的耐撞性设计

氢瓶碰撞安全问题是影响氢能源轿车耐撞性的一个重要因素。该文对于一款氢能源轿车的100%正面碰撞以及追尾碰撞进行了仿真,分析了氢瓶在碰撞中的冲击状态以及框架在冲击载荷条件下的挤压变形情况。通过载荷的静力等效,用有限元方法,在保证承载结构抗弯刚度的基础上,采用铝合金材料,并对框架进行结构优化设计。最后在整车碰撞中对改进的框架结构进行仿真验证。仿真结果显示:新的框架结构不仅提升了氢瓶的各安全评价指标,提高了整车的耐撞性,而且框架整体质量降低了27%,实现了框架的轻量化。

面向车身前部结构轻量化的试验设计方法研究

针对车身结构耐撞性能响应具有强非线性的特点,以某车身前部结构轻量化为例,在利用支持向量回归建立近似模型阶段,分析比较了3种常用的试验设计方法对模型精度的影响。结果表明,将均匀设计与支持向量回归相结合最适合耐撞性能近似模型的构造。基于所得最优近似模型进行车身前部结构的优化设计,在保证耐撞性能的前提下,达到减重2.61kg、实现6.51%轻量化的效果。

考虑应变率效应的钢制车轮冲击仿真与试验

针对应变率效应对钢制车轮冲击性能的影响,通过对钢制轮毂进行不同应变率下的材料实验,拟合出综合考虑多种应变率的轮毂材料本构模型.基于该本构模型,根据GB/T 15704-1995建立13°冲击工况下钢制车轮冲击有限元模型,结合冲击物理试验对比分析冲击仿真结果,验证本构模型和冲击模型的正确性.提出一套基于冲击性能的高精度钢制车轮仿真分析方法,为我国汽车钢制车轮的设计与开发提供借鉴.

基于线框模型的白车身刚度定性仿真

提出一种参数化白车身线框几何模型的构建方法,基于此线框模型快速建立白车身刚度计算有限元模型,实现了概念设计阶段白车身刚度的定性评价。以某白车身为例,计算了概念设计阶段定性仿真模型与详细设计阶段定量仿真模型的弯曲刚度和扭转刚度。计算结果表明,概念设计阶段和详细设计阶段的弯曲刚度与扭转刚度值均在相差10%左右。

基于改进EGO算法的汽车40%偏置碰撞优化设计

为提升优化的精度和效率,对某多用途车(MPV)车型进行整车正面偏置碰撞结构优化设计。以整车碰撞后侵量和变形量等为约束条件,考虑了序列样本对目标响应和约束响应的改进效果,建立了基于Kriging模型的改进的高效全局优化(EGO)算法和相应的序列采样优化流程。结果表明:与不考虑序列采样的传统优化方法、Jones经典EGO序列采样算法和Schonlau约束EGO序列采样算法进行对比,该算法可以在最小的112个样本规模下,得到误差小于8.42%的优化解,碰撞案例在减质量2.89 kg,且所有碰撞约束性能均满足要求的情况下,目标碰撞有效加速度从28.48 g下降为26.77 g。从而,验证了该方法的准确性和效率。

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。

轿车车顶压溃仿真与结构耐撞性研究

参照美国FMVSS 216和SAE J996标准,对某轿车车顶进行了准静态压溃和整车跌落的仿真研究,提出了准静态压溃和整车跌落下的车顶强度评价方法,分析了车顶作用力与压溃深度的关系以及整车应力分布情况,并对主要力承载结构进行耐撞性研究,提出基于碰撞吸能的改进方案。结果表明:改进后车顶抗变形能力提高了24%,车顶最大变形量减小了34 mm,并且零件质量减轻3.45 kg,该仿真方法为开展车顶强度方面的研究提供了借鉴。