【摘 要】
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近年来,汽车行业竞争激烈,企业都在尽可能的缩短汽车产品的设计周期。在概念设计阶段,为了提高设计质量,降低研发成本,缩短设计周期,可以采用梁骨架模型进行车身设计。梁骨架模型是由薄壁梁连接而成,梁结构的断面形状决定整车的性能。因此,需要对薄壁梁的截面形状进行优化,以提高汽车结构的性能。首先,本文对比了不同的汽车优化模型,确定骨架模型适合本文的研究内容。其次,阐述了薄壁梁的刚度核算方法和制造工艺约束,并
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近年来,汽车行业竞争激烈,企业都在尽可能的缩短汽车产品的设计周期。在概念设计阶段,为了提高设计质量,降低研发成本,缩短设计周期,可以采用梁骨架模型进行车身设计。梁骨架模型是由薄壁梁连接而成,梁结构的断面形状决定整车的性能。因此,需要对薄壁梁的截面形状进行优化,以提高汽车结构的性能。首先,本文对比了不同的汽车优化模型,确定骨架模型适合本文的研究内容。其次,阐述了薄壁梁的刚度核算方法和制造工艺约束,并对薄壁梁的冲压成本进行了推导。接着,本文创新性地提出了一种截面形状优化方法,以获得低成本、高刚度、可制造、轻量化的薄壁梁。以梁截面面积为目标函数,建立具有截面刚度、可制造性、成本等多重约束的薄壁梁优化设计公式,并将约束按照非支配原理加入到单目标遗传算法中。运用MATLAB软件设计代码,以双室截面形状为例,验证了该方法的有效性。此外,由薄壁梁组成的简化车身框架可以有效地预测整体性能,包括重量、刚度和频率。因此,为了提高车身的整体性能,本文创新性地提出了一种同时考虑整车的重量、刚度和频率的截面形状优化方法。应用CarFrame软件计算不同断面形状的骨架模型的重量、刚度和频率,将得到的数据用人工神经网络方法进行拟合,使得到的MATLAB代码能够有效的预测不同断面形状的车身骨架的性能,引入非支配排序遗传算法进行迭代优化,最终得到满足各约束的帕累托前沿,前沿解为选择概念设计的优化方案提供可靠依据。通过对运动型实用汽车(SUV)汽车车架B柱断面形状的优化,验证了该方法的有效性。
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