力学大会2015集基于现代设计方法的车门结构轻量化研究

基于现代设计方法的车门结构轻量化，，（同济大学， 更换优化后的防撞梁，分析新模型零件板厚关于车门模态和各项刚度对于质量的相对灵敏度，计算，合理选取车门关键零件的板厚为变量，综合车门内板焊线位置变量，采用均匀拉丁方实验设计采取变量样本点，以车门质量和柱碰内板侵入量为目标，以车门刚度和模态为约束条件，建立了车门质量二阶响应面模型，车门一阶模态、各项刚度及柱碰内板侵入量基模型，利用多目标遗传算法对车门多目标问题进行优化，从rt解集中选车门刚度及NH性能得到保证的前提下，有效提高车门耐撞性能，同时减轻车门质量，达到轻量化设计要求。【】车门结构，轻量化，防撞梁，耐撞性，模态，刚度，多目标优Studyoncardoor’slightweightbasedonadvancedYANGLei,WUXian,CHEN(TongJi ：Cardoorlightweightingisacomplicatesystemdesignproblemwithmulti-parametersandmulti-workingconditions.Thispaperaimsatadoorstructureofacertaincar,thedoorstructureisdesignedforlightweightingwithmulti-disciplinesandmulti-objectsmethodbasedoncollisionsafetyrules,NVHperformancerequirementsandstiffnessrequirements.Intheearlierstageofoptimization,anticollisionbeamwithmostenergyabsorbingisselectedbasedondoorpillarcollisionresult,anticollisionbeamboundaryconstraintconditionsandcollisionconditionsaresetproperlytosimulateandyzecomponents.Designvariablesofanticollisionbeamcrosssectionshapearebuilt,massissetasaconstraint,andpillarcollisionintrusion tyisbuiltasadesignobjective,anticollisionbeamoptimalcrosssectionshapeisachievedwithminimumcomputingcost.Anticollisionbeamisrecedwithoptimizedone,relativesensitivityofnewmodelcomponents’panelthicknesstothedoormodalanditsstiffnesstomassis yzed,andcomputingwithweight,thedoorkeycomponentspanelthicknessisselectedasvariablesproperly,takingthedoorinnerpanelbondingwires’positionvariablesintoconsideration,uniformlatinsquareexperimentdesignisusedtotakesamplepoints,doormassandpillarcollisioninnerpanelintrusion tyareregardedasobjectives,doorstiffnessandmodalaresetasconstraints,twoorderresponsesurfaceofdoormass,firstordermodalofdoorandeverystiffnessandpillarcollisioninnerpanelintrusion arebulitwithkrigingmodel,NSGA-IImethodisusedtooptimizedoormulti-objectivesproblems,abetterresultischosenfromparetosolutionset.Doorcrashworthinessisimprovedeffectively,doorweightisalsolighterandthelightweightinggoalisachievedwithdoorstiffnessandNVHperformanceguareateed.:Doorstructure,lightweighting,impactbeam,crashworthness,mode,stiffness,multiobjectiveoptimization1研究表明[1]汽车质量每下降10%技术对汽车安全性作出强制性规定，因此汽车轻量化的同时碰撞安全性必刚度与模态模型为36415，单元平均尺寸为10mm。本次建模是在双CPU32核的戴尔T7600台式工作站上，应用前处理软件Hypermesh2.11车门一阶模图 图2.12车门刚本文根据本课题中企业相关，对车门垂向刚度，窗框侧向刚度，内图 图 图 图欧洲2009年将选用20号材料属性。参照图 图3车门结构轻量化整体思3.1相对灵敏度分结构设计中的灵敏度分析是分析结构性能参数Tj对结构设计参数x变化的敏感性即Sen(Tjxi∂Tj/∂xi其数值可以反映结构的各设计变量对结构性能的影响程度。本文通过计算DOE实验试验设计[2]是构建近似模型过程中必不可少环节故试验设计方法的选取显得尤为重要。由于本文中涉及的设计变量比较多针对此种较大型空间的采样采用工程中常用的拉丁方试验设计。车门系统DOE样本空间如图8图近似响应曲面模拟精确度比较高。其具体函数表达式为 kjiiy0ββixiβx2βxijxij j2iiiβ0,βi,βii,βij都是待k是自变Kriging6]是空间自协方差插值法，首先考虑的是空间属性在空间位置上的变异分布Kriging模型包含两部分：多项式和随机分布具体模型为yxfxz优化算遗传算法Algorithm）是Holland在60年代，主要借助生物进化过程中“适者生存”的规律，模仿生物进化过程中的遗传繁殖机制，对优化问题解空间的进行编码（二进制或其他进制），然后对编码后的种群进行遗传操作（如：选择、交叉、计算分防撞梁零部件优优化目标min设计变量：-图 图 图车门系统优优化目标minMass，min设计变量：（gss_75,gss_76:,gFD_67111,gFD_67315,gFD_67321,gFD_67323,gFD_67415,gFD_67411,gFD_67145,gFD_67141,Morphing）量一阶态频线刚线刚向刚123456789结合轻量化效果本文结合第九组解作为最终方案，其中对应的各变量分为gss_75:1.24mm,gss_76:0.58mm,gFD_67111:0.77mm,gFD_67315:0.75mm,gFD_67321:1.16mm,gFD_67323:0.68mm,gFD_67415:0.61mm,gFD_67411:1.5mm,gFD_67145:2.0mm,gFD_67141:0.52mm,Morphing:-15参考马鸣图,易红亮,路洪洲,万鑫铭.论汽车轻量化[J].中国工程科AnthonyA.G.,StevenF.W.,MichaelS.E.Overviewofmoderndesignofexperimentsmethodsforcomputationalsimulation.The41stAerospaceSciencesMeetingandExhibit,Reno,Nevada,2003.Myers,R.H.,Montgomery,D.C.Responsesurfacemethodology:processandproductoptimizati