基于支持向量机响应面的车身部件声特性优化

针对车身部件声学特性优化中计算设计灵敏度复杂和传统响应面法准确度较低的问题,提出用支持向量回归机方法构造响应面.支持向量机根据结构风险最小原理,具有小样本学习性能.本文用最小二乘支持向量机(LS-SVM)构造汽车地板部件的模态频率、域点声压的响应面,对其优化找到最优点.结果表明:与最小二乘法相比,支持向量机构造的响应面更接近仿真试验,优化结果与实际最优解更为接近.     

基于响应面法的车身前端结构钢板匹配方法研究

为了合理匹配不同等级的钢板在汽车车身前端碰撞吸能结构件中的应用,提出了基于响应面方法的优化设计方法.通过拉丁方试验设计和二次多项式回归模型,采用优化软件LS-OPT和碰撞数值仿真软件LS-DYNA,对某轿车前端的6个吸能结构件的钢板,进行了8种不同材料的屈服强度的匹配优化,得出了最有利于正面碰撞的钢板组合.对优化前后的整车进行了正面碰撞的对比分析,验证了基于响应面方法进行材料匹配优化的可行性.     

基于三维多胞结构的汽车吸能盒优化设计

为改善汽车吸能盒在低速碰撞情况下的力学表现,将一种新型具有负泊松比效应的多胞结构设计为汽车前纵梁的吸能盒.通过对新型负泊松比多胞结构形状参数的研究,确立了多胞结构中特定的元胞几何参数及元胞层数作为优化变量,结构质量以及所吸收的能量作为优化目标.首先通过最优拉丁超立方的方法在变量空间内进行样本点的选取并采用ABAQUS进行有限元仿真计算,然后由Isight软件根据样本点的计算结果对优化变量与优化目标建立三阶响应面模型,最终采用NCGA对响应面模型进行优化.将优化结果进行RCAR(Research Council for Automobile Repairs)标准模型仿真计算,结果验证了这一新型负泊松比吸能盒可以在较小的质量下满足RCAR低速碰撞标准.     

基于全局响应面法的电动轿车白车身多目标优化

文章在分析电动轿车车身结构的基础上,采用HyperWorks软件,建立了某款电动轿车白车身有限元模型,并对其进行了扭转刚度分析、弯曲刚度分析、自由模态分析;在此基础上通过灵敏度分析选出顶盖、前地板、后地板、侧围外板、外挡泥板、后轮罩、地板纵梁的板厚作为优化变量,以一阶模态避开路面对汽车的激励频率(大于25Hz)及扭转刚度满足设计要求为约束,以白车身总质量、弯曲刚度为优化目标,运用全局响应面法进行多目标优化,以获得较好的改进方案。     

某轿车白车身结构灵敏度分析及优化设计

以某轿车白车身为研究对象,建立有限元模型,对车身进行动、静态灵敏度分析,以车身结构件的板厚为设计变量,进行车身固有频率、车身扭转和弯曲刚度,以及车身质量对板厚的灵敏度分析,找出对车身动、静态特性影响较大的部件,并根据部件的动、静态灵敏度对车身结构进行优化设计;计算车身质量对其固有频率、扭转和弯曲刚度的贡献率,据此确定最优方案.该方法能够为车身结构动态特性的改进、车身的轻量化和车身结构的优化设计提供重要依据.     

平台架构概念设计阶段车身结构优化方法

针对平台架构概念设计阶段的车身结构优化问题,创造性地提出一种新的方法,包含3个阶段：第1阶段为考虑真实碰撞载荷,利用多模型优化法（MMO）进行综合工况下的车身全局拓扑优化,解读不同的传力路径;第2阶段为考虑平台架构高低姿态车型,利用SFE CONCEPT软件建立不同传力路径下的车身参数化模型,进行不同动力下的结构对比分析及优化,确定车身传力路径形式;第3阶段为基于近似模型法的车身截面优化和基于等效静态载荷（ESL）法的车身料厚优化,并将优化方案代入高低姿态车型,在不同动力类型下进行验证及优化,保证车身结构处于平台架构目标性能带宽下。在某车企的平台架构概念设计阶段,利用该方法对车身结构进行了优化,验证了该方法的工程可实施性。     

复合材料防撞梁低速碰撞的研究与多目标优化

复合材料在汽车车身上的使用是实现汽车轻量化的一个十分重要的途径,而防撞梁对于汽车及人员安全起着重要的作用。首先,建立保险杠有限元模型及低速碰撞仿真模型;其次,分析比较传统材料与碳纤维复合材料的防撞梁在偏置和正面碰撞工况下的应力、位移量、碰撞力峰值和比吸能的性能指标;最后,对碳纤维复合材料防撞梁的铺设层数和其余部件的厚度作为设计变量,通过实验设计(DOE)筛选试验点,采用移动最小二乘法创建质量和碰撞性能指标响应面模型,进而利用多目标遗传算法对该模型进行求解并选取最佳结构方案。结果表明:优化前碳纤维复合材料的比吸能比传统材料钢提高了34.8%,质量减轻了27.1%;优化后的复合材料在两种工况下碰撞力峰值较优化前均降低,保险杠的质量从原来的3.653 kg减至3.145 kg,降低了13.9%。     

基于可靠性优化设计的客车碰撞安全性

为了提高国内某量产全承载式客车在正面碰撞过程中的安全性,采用有限元法并参考该客车的材料属性要求建立其正面碰撞有限元仿真模型.提出在该客车车身前部安装八边形吸能结构,且将有限元法、试验设计、响应面法、可靠性理论和优化算法相结合,对八边形吸能结构进行可靠性优化设计,并与确定性优化设计所得结果进行对比.结果表明:在客车车身前部安装八边形吸能结构能显著提高该客车在正面碰撞过程中的安全性,且2种优化方法都能进一步提高其正碰安全性能;2种优化方法相比,可靠性优化虽然使得吸能量相对确定性优化减少4.3%,但是使得加速度减少16.05%,且可靠度提升了19.33%,故对八边形吸能结构进行可靠性优化设计能更好地满足该客车在正面碰撞过程中的安全性要求.     

改进响应面法在汽车正面抗撞性优化中的应用

为提高汽车正面抗撞性,提出了精确收敛于当前设计点的改进的响应面方法,并将该方法与最优拉丁方试验设计方法相结合,建立了汽车全宽正面碰撞过程中B柱加速度峰值的代理模型. 基于该代理模型使用序列二次规划算法对多组结构参数进行优化. 结果表明,使用改进的响应面法建立的代理模型具有较高精度,基于代理模型优化后汽车B柱的加速度峰值降低18.2%. 该研究为汽车正面抗撞性优化提供了一种快速便捷的方法.     

面向行人安全的保险杠结构改进优化

针对行人下肢的碰撞保护,建立了某车型的有限元碰撞模型并进行了试验验证。为改善行人保护性能,提出了添加吸能泡沫及副保险杠的改进方案。以吸能泡沫厚度、主副保险杠垂向距离、副保险杠壁厚这3个结构参数为设计变量,构造了优化的拉丁超立方试验,结合最小二乘法建立胫骨加速度、膝关节弯曲角度及剪切位移3个伤害指标的响应面模型,运用多目标遗传算法进行优化求解。对比结果表明,优化后的结构有效地降低了行人腿部受到的伤害,满足了安全法规要求。     

Crashworthiness Analysis of a Minibus Body in White Through Reverse Engineering

To investigate the crashworthiness of a minibus body in white (BIW) and create a digital model for further analysis and improvement, the crash behavior of the BIW was quantitatively analyzed using reverse engineering. Each part of the BIW was identified and digitalized to conduct a finite element model. A frontal crash was simulated numerically using the explicit finite element analysis software LS-DYNA. BIW crash tests were conducted to validate the finite element model. The computational results agree well with the test data, not only for the collapse mode, but also in the force-time and acceleration-time correlation curves. The methods used to create the finite element model can be used to further improve or develop safer vehicles.     

并行计算在轻型客车耐撞性改进中的应用

为了提高某平头轻型客车的耐撞性能,组建了网络集群并行计算系统,建立了整车有限元模型,针对正面碰撞做了大量并行计算,对该车进行了耐撞性改进设计。数值算例表明:在8结点机网络集群条件下,并行加速比为6.45,并行效率为80.6%,计算效率得到了显著提高。实车碰撞试验结果表明:改进后该车主梁变形量增加约68mm,测得的加速度峰值降低约1/3,达到中国正面碰撞安全法规CMVDR294的要求。     

汽车车身碰撞性能的有限元仿真与改进

在碰撞仿真理论的指导下,以某型号小客车为研究对象,建立了整车正面碰撞有限元模型,并按照国家汽车安全法规CMVDR294的要求进行了整车正面碰撞试验的数值仿真,结果显示,与试验结果取得了较好的一致。根据仿真计算结果,对发动机罩及其铰链进行结构和材料两方面的改进设计,改善了发动机罩的变形吸能模式,在此基础上,为了更全面评价整车结构的耐撞性能,建立了整车偏置碰撞有限元模型,进行了偏置碰撞的数值模拟分析,计算了车身变形及其吸能特性。根据仿真计算结果,对前纵梁和前轮罩进行结构改进设计,提高了其吸能能力。     

Frontal Crash Analysis of a Fully Detailed Car Model Based on Finite Element Method

This paper sets up a highly detailed finite element model of a car for frontal crashworthiness applications, and then explains the characteristics of it. The geometry model is preprocessed by Hypermesh software. The finite element method solver program selected for the simulation is LS-DYNA. After the crash simulation is carefully analyzed, the frontal crash experiment is aimed to validate the finite element model. The simulation results are basically in agreement with the experimental results. The validation of the finite element model is crucial for the further research in optimization of the automotive structure or lightweighting of the vehicle.     

基于协同优化方法的汽车正面抗撞性优化设计

将最优拉丁方试验设计方法与响应面方法相结合,建立了汽车正面碰撞过程中3组加速度指标的代理模型.使用协同优化方法对该3组加速度指标进行了协同寻优.优化结果表明,优化后3组指标均有不同程度的改善,提高了汽车正面抗撞性,表明使用协同优化方法、结合近似技术和有限元技术是求解汽车抗撞性多目标设计优化问题的一种有效方法,该方法能够有效地避免传统优化方法在求解高度非线性问题时面临的困难.     

小型客车车架前纵梁碰撞性能的模拟仿真

为了改进小型客车正碰撞性能,建立了小型客车车架前纵梁碰撞的有限元模型.利用ABAQUS软件中显示积分算法模块对小型客车做了正面碰撞刚性墙的碰撞仿真试验.得出了对所设计的前纵梁在不同截面形状、不同材料以及不同厚度等设计方案,在不同车速下前纵梁碰撞变形和吸能效果的仿真实验结果,最后从中选出好的设计方案.前纵梁碰撞性能模拟仿真试验表明,运用该软件模拟汽车零部件碰撞,优化设计方案是可行的.     

基于虚拟试验的轿车正面碰撞安全性分析

选取某燃料电池轿车作为虚拟试验对象，通过建立整车有限元模型和虚拟试验场，运用适当的计算方法，模拟了轿车的正面碰撞试验，并对其正面碰撞人体伤情指数进行分析，从被动安全性角度分析了燃料电池轿车的车身结构对正面碰撞安全性的影响．     

纯电动汽车车身多目标拓扑优化设计

为解决纯电动汽车车身设计中仍沿用传统车身,未同时考虑碰撞相容性和正面碰撞安全性的问题,基于混合元胞自动机拓扑优化方法,以在约束条件下吸收碰撞能量最大化为优化目标,对车身结构进行多工况概念设计,从而确定出合理的电动汽车车身布局,设计出了一种满足正面碰撞安全性与碰撞相容性的车身头部结构.结合拓扑优化结果进行有限元模型验证与厚度分析,结果表明:2~3mm的汽车头部厚度可在满足正面碰撞安全性条件下平衡碰撞过程中车体结构的纵向错位,保证碰撞力的均匀分布,实现车身轻量化.     

汽车保险杠碰撞的数值模拟

根据保险杠低速碰撞试验规范的要求,应用ANSYS/LS-DYNA软件进行汽车保险杠碰撞数值模拟仿真,得到变形、速度、加速度、碰撞力等特征参数,低速碰撞仿真中获得的这些参数可以作为保险杠结构设计的参考依据．利用台车进行保险杠的低速碰撞试验,对仿真结果与试验结果之间存在的误差进行分析,仿真和试验结果都表明简易型保险杠在低速碰撞过程不能充分发挥其缓冲吸能作用并且发生压渍失效,而改进设计后的缓冲吸能式保险杠具有较好的吸能特性和耐撞性能,在发生低速碰撞冲击时能很好地起到保护汽车其他元件的作用。