多目标优化在车门轻量化设计中的应用

为提高车门刚度并考虑轻量化的要求,提出以拼焊板车门下沉刚度和质量为优化目标,基于车门下沉刚度和窗框刚度两种工况,采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,使用kriging模型拟合下沉刚度、窗框刚度、塑性变形量响应的近似模型,使用响应面模型拟合质量的近似模型.利用NSGA-II遗传算法进行寻优,得到车门质量和下沉刚度的pareto优化解集,并对优化解进行验证,最终得到理想的优化结果.     

基于拓扑优化与灵敏度分析的客车车身轻量化研究

文章以某半承载式客车为例,建立车身拓扑优化模型,综合考虑车身弯曲刚度和扭转刚度,进行拓扑优化设计;对拓扑优化后的车身结构进行灵敏度分析,优化车身杆件的厚度,经拓扑优化、灵敏度分析,车身减轻质量362kg,达14.6%,取得良好的轻量化效果。     

基于灵敏度分析的机床轻量化设计

对机床结构做轻量化设计,可以在保证刚度的基础上,减少制造成本。该文利用SolidWorks软件和ANSYS软件对一台机床(高速卧式加工中心)的结构件做分析测量,得到了各个结构尺寸变化时,质量变化对刚度变化影响的灵敏度。以灵敏尺寸作为优化参数、结构件质量作为优化目标、刚度和铸造工艺条件作为约束条件对该机床做了轻量化设计。利用计算机仿真轻量化过程,在保证刚度不降低的前提下,结构质量可降低312kg(6.9%)。结果表明:灵敏度分析是对结构做轻量化设计的有效途径。     

基于车辆安全性的车门轻量化研究

基于乘用车整车侧方碰撞分析,研究了车门板金件强度和厚度合理设计,以在保证安全性前提下使车门达到轻量化。对车门板金件不同强度和厚度方案的可变形壁障侧碰、侧壁柱撞仿真计算和结果分析表明,车门板金件厚度和强度变化对柱撞安全性变化不敏感;车门中部加强板不宜采用过强结构;车门内板强度和厚度是影响车门侵入量的关键因素。目前,绝大多数车门通过板金件强度和厚度的合理设计,可以在保证安全性的同时实现车门减重10%以上的目标。     

基于灵敏度分析的某纯电动车白车身轻量化研究

纯电动汽车迎来快速发展时期,但限于电池包的质量,电动汽车续航里程的提升存在一定限制.文中以某纯电动汽车白车身为研究对象,建立了基于刚度和模态的灵敏度仿真分析模型,以白车身质量最小为目标,通过计算获得了设计变量对于目标的灵敏度值.基于灵敏度分析结果,结合工程经验,制定出合理的车身轻量化方案,在性能不明显降低的基础上实现白车身减重6.2 kg,为开发过程中进行纯电动汽车车身轻量化提供参考.     

灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计

提出基于灵敏度分析的车身模块重构设计,结合结构优化方法开展客车车身的轻量化设计.通过车身模块化减少灵敏度分析时的设计维度,并基于各子块厚度对车身扭转刚度的灵敏度系数进行车身的模块重构和结构优化.通过对比优化前后整车的强度,验证该方法对客车车身轻量化设计的可行性.结果表明:该方法使客车车身的质量降低了460 kg,最大应力减少了14.26%,且降低了车身结构优化设计的复杂度.     

基于灵敏度分析的汽车车门模态和刚度优化

车门是汽车重要的组成部件,其主要作用是为驾乘人员提供出入车辆的通道,保护驾乘员安全,降低车内噪音。车门既要满足刚度性能要求,又要满足振动性能要求,因此,在车门设计过程中,采用灵敏度分析方法可以有效平衡车门各性能的设计要求,从而提高车门的设计效率。本实验研究中,首先建立车门分析模型,对其进行振动分析,并对分析结果进行试验验证;接着以一阶弯曲频率、扭转刚度位移、下垂刚度位移及总质量为响应,对车门钣件厚度进行灵敏度分析;最后,以车门钣件灵敏度分析筛选出的敏感钣件作为设计变量,以车门各性能指标作为约束条件,对车门进行优化设计。     

FSAE赛车车架灵敏度分析与轻量化设计

以FSAE赛车车架为研究对象,构建了基于扭转刚度及模态频率综合灵敏度分析的车架有限元模型.通过考虑管件壁厚对车架性能影响的相对灵敏程度,从而选择更具针对性的设计变量进行优化设计.以车架质量最小为目标函数,以扭转刚度和模态频率为约束条件,对车架管件壁厚进行优化计算.结果表明,在保证使用性能的前提下,优化后的车架质量比原设计减少了6.01%.     

基于径向基函数神经网络模型的车门结构多目标优化

建立了某轿车车门的有限元模型,利用灵敏度分析筛选出对模态和刚度性能比较敏感的关键钣件厚度作为设计变量,采用拉丁超立方试验设计进行样本设计,使用径向基函数(RBF)神经网络模型拟合车门质量、垂向刚度、侧向刚度及一阶模态频率响应的近似模型.以车门质量最小和侧向刚度最大为目标,以车门垂向刚度和一阶模态频率为约束,应用多目标遗...     

基于相对灵敏度的重型自卸车结构轻量化设计

为了实现重型自卸车的轻量化设计,通过对自卸车整体进行有限元建模,对其进行四种运输和两种卸料工况载荷作用下的刚度与强度分析及整车模态性能分析,评价其静态和动态工况下整车的性能要求。对整车部件进行位移、强度、模态和质量的灵敏度计算,并定义相对灵敏度。运用相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证整车静动态性能不降低的前提下,对整车结构进行了尺寸优化和形状优化相结合的优化方法。结果表明,优化后整车静动态特性明显改善,且总质量减轻了10.2%。验证了该轻量化设计方法的可行性。     

基于遗传算法的转向垂臂结构优化设计

提出了以体积(质量)最小和多工况下应力最小为优化目标,建立了转向垂臂的拓扑优化模型。以转向轮左、右转向极限工况和原地转向工况作为设计载荷,以垂臂模型的控制参数作为设计变量,建立了垂臂的多目标数学模型。采用第二代非劣排序遗传算法(NGSA-II)对所建立的数学模型问题进行优化求解,得到各自的Pareto优化解集,并参考Pareto解集对垂臂进行尺寸优化。结果表明,在不影响各项性能的前提下,转向垂臂减重17. 87%,取得了较好的轻量化效果。     

空间光学遥感器长条形反射镜集成优化设计

针对空间光学遥感器离轴三反光学系统主镜的高轻量化率、高面形精度要求,提出了一种长条形反射镜集成优化的设计方法。首先利用变密度的拓扑优化方法分别得到刚度最大化和一阶频率最大化的反射镜拓扑模型,综合两种拓扑模型得到了反射镜的集成设计方案;然后提出了基于镜面变形值的镜体加强筋变量拓展优化方法,进行了设计变量的灵敏度分析,并对反射镜局部加强筋进行了多变量尺寸优化,得到了该长条形反射镜的最佳轻量化结构;最后对优化结果进行了有限元分析,仿真结果表明反射镜在优化后的面形精度有了显著提升,镜体质量仅为8.65 kg,与实心镜体相比轻量化率达到了80.9%。在Z向1g重力作用下,镜面面形精度峰谷值为23.70 nm,均方根值为4.54 nm,该优化方法能很好地满足设计要求。     

基于混合灵敏度的某自卸车车厢结构优化设计

基于HyperMesh对某款自卸车车厢结构进行有限元建模,选取了水平弯曲工况和扭转工况进行有限元分析,得到了不同工况下的最大应力和变形,验证了模型的有效性;并对进行了自由模态分析,选取前10阶的固有频率和振型。在分析结果的基础上,以弯、扭刚度及一阶弯、扭模态频率为约束;以车厢结构总质量最小为优化目标,对34组设计变量进行直接灵敏度分析和混合灵敏度分析,得到了4组对结构性能敏感变量及16组不敏感变量,并对4组变量进行厚度增加及16组变量进行减薄处理。最后对选取的20组变量进行模型重构,对优化前后的结构性能进行对比,结果表明在不影响其他性能的前提下,减重9.8 %,取得了较好的优化效果。     

系统可靠性的多目标优化计算

由于多目标优化问题存在多个最优解集合, 而传统的方法往往将其转化为各目标之加权和 ,然后采用单目标优化技术, 这种方法存在诸多缺点和脆弱性 .作为一种并行算法, 遗传算法能很好地解决多目标优化问题 .文中在非劣性分层遗传算法的基础上对遗传因子行改进 ,首先获得多目标优化问题的非劣解, 然后通过对系统进行敏感性分析 ,有效地缩小了问题的解空间.试验对比发现, 算法的速度和精度得到有效提高。     

某排水车举升滑动机构轻量化设计

为实现排水车轻量化设计,提高燃油经济性,针对某排水车举升滑动机构,采用Hypermesh软件建立其有限元模型.基于刚强度分析OptiStruct模块,分析排水车举升滑动机构在极限工况下的结构强度和刚度,采用拓扑优化方法对主滑动机构进行横梁结构优化,找到最佳横梁位置分布,进而采用尺寸优化方法对主滑动机构和副滑动机构进行厚度优化.结果表明,优化后的举升滑动机构能够满足强度和刚度要求,优化后的机构质量减轻156%.     

轿车车身刚度优化方法研究

建立了国产某中级轿车车身刚度分析的有限元模型,计算并验证了其静态弯曲特性和扭转特性;结合结构分析软件,推导了板壳结构静态刚度修改灵敏度公式,进而进行了轿车车身扭转挠度关于各零件板厚度的灵敏度计算分析,为轿车车身刚度优化设计提供了依据.     

基于多目标的汽车前端框架拓扑优化

针对汽车前端框架的结构和工况特点,建立基于Hyperworks的有限元模型,运用带权重的折衷规划法定义综合目标函数来进行多目标拓扑优化,通过灰色关联法和层次分析法分别计算静态多工况下柔度的权重以及动态低阶频率的权重.结果表明:优化后的汽车前端框架最大变形、最大应力分别降低了21.67％、34.39％;第一阶模态提高了1...