基于内部进化算法的FSAE赛车速比的优化评价

针对FSAE比赛,提出了一种赛车的仿真优化方法以缩短赛车设计周期,并得到赛车最佳传动速比。利用ADVISOR代码的开放性,针对FSAE赛事的比赛项目对ADVISOR自带的整车模型进行了二次再开发,使其仿真结果直接反映比赛项目成绩,提高了赛车整车设计的目标性。同时结合GATBX遗传工具箱程序的开放性,采用内部罚函数法对FSAE赛车的性能进行了优化,并得到优化参数。结果表明,优化后的动力系统可以明显提高赛车的比赛成绩。     

大学生方程式赛车空气动力学套件设计

针对武汉科技大学FSC赤骥车队设计的赛车,进行空气动力学套件的设计。首先进行定风翼及扩散器的设计和建模,并利用FLUENT软件对定风翼进行空气动力学仿真优化;然后把空气动力学套件安装在赛车上,建立整车模型,进行常用工况下整车的空气动力学仿真,分析加装空气动力学套件对赛车高速稳定性及转弯性能的影响。结果表明,加装空气动力学套件后,赛车的高速稳定性和转弯性能均有明显提升。     

重型牵引车全浮式驾驶室悬置参数的优化与匹配分析

文章利用多体动力学软件ADAMS建立整车模型,将正交试验原理与ADAMS的试验设计(DOE)方法相结合,对该全浮式驾驶室空气悬置系统参数进行了优化与匹配分析,在不同工况下进行了大量的仿真计算,结果表明优化方案能够明显改善整车的行驶平顺性。     

大学生方程式赛车空气动力学套件的流场分析

针对大学生方程式赛车外形的设计要求及空气动力学套件的结构特点,采用ANSYS软件对赛车流场进行分析并优化了动力学套件结构。首先根据赛车整车外形及空气动力学套件各个部分,如前翼、侧翼及尾翼的设计参数建立CATIA数学模型,再利用ANSYS对其空气动力学套件各部分及整车进行流场分析,最后用分析结果来优化原设计参数,使赛车整体空气动力学性能达到较好的水平。通过不同车速仿真分析表明,车速在30m/s时,优化后的空气动力学套件能使整车的下压力由原来的40N提高到1 590N,而前轮气动阻力能减少约41.6%,表明赛车在高速行驶过程中具有更为良好的操控性能和空气动力学特性。     

FSAE赛车操纵稳定性虚拟仿真与实车试验研究

文章基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车整车模型,通过虚拟稳态回转仿真试验,表明该赛车具有极轻微的不足转向特性,验证了模型的准确性;通过虚拟蛇形穿越仿真试验,验证赛车在过弯、抗侧倾和抗侧滑等方面均具有良好的操纵稳定性;借助悬架数据采集系统,进行实车蛇形穿越试验数据采集分析,通过与虚拟蛇形穿越仿真曲线对比分析研究,为赛车操控性调校及优化设计提供有效建议。     

混合动力客车动力系统综合参数正交优化与应用

文章针对串联式混合动力城市客车的结构和行驶工况特点,设计了一种基本规则型多能源动力系统控制策略,并基于Matlab/Advisor软件平台建立了SHEB的仿真模型;利用正交试验设计方法,在SHEB系统参数初步匹配的基础上,对动力系统控制参数和部件参数进行综合参数正交优化;最后对优化后的SHEB动力性和燃油经济性进行仿真和道路试验,结果表明,正交优化后的动力系统参数能满足整车性能要求,且燃油经济性比优化前提高了6.4%。     

纯电动轻型车辆电机驱动系统设计

针对纯电动轻型车辆用电机驱动系统,提出了驱动电机与整车联合仿真的分析方法.基于车辆的动力需求,采用有限元法对驱动电机进行设计和分析.以车辆动力性能指标作为设计输入,建立车辆的数学模型.结合电机性能指标与整车数学模型,采用AVL Cruise软件对整车性能进行联合仿真.以一款电动摩托车用轮毂电机驱动系统为例,建立了电机及整车系统的联合仿真分析模型并进行了试验验证.试验结果表明,结合驱动电机与整车数学模型的联合仿真方法,适用于纯电动轻型车辆电机驱动系统的设计和整车性能匹配.     

基于虚拟样机技术的汽车操纵稳定性参数正交优化设计

以某型轿车底盘为研究对象,采用虚拟样机软件ADAMS建立整车多体动力学仿真模型;结合汽车操纵稳定性的客观定量评价标准,建立了直接生成操纵稳定性评价值的ADAMS函数;用ADAMS软件结合正交试验方法对整车操纵稳定性进行了虚拟正交优化设计。虚拟样机技术在车辆操纵稳定性参数正交优化中的应用,不仅使仿真模型与集中质量模型相比提高了精度,还分析出整车操纵稳定性的主要零部件影响因素,得到了最优的一组设计方案。由于是直接对具体零部件的优化,整个设计过程适于在企业中应用。     

基于响应面方法的车辆多目标协同优化

建立包含7个子系统的某整车动力学仿真模型,以整车的操纵稳定性和行驶平顺性达到最佳匹配为目标,整车的悬架刚度和减震器的阻尼以及稳定杆的扭转刚度为优化变量,在ADAMS/CAR环境下进行仿真。根据中国汽车行业标准QC/T 480—1999和GB/T 4970—2006,分别以操纵稳定性的4个闭环评价指标和平顺性的随机路面评价指标的综合计分为目标函数,以相应计分的最大、最小值作为约束函数建立协同优化的数学模型。然后采用中心复合试验方法设计59组试验,根据实验数据,运用响应面方法(RSM)拟合出回归模型,得到最优值。仿真结果表明该优化方法使汽车的综合计分提高了13%,操纵稳定性和平顺性同时得到优化。     

车身后部结构气动性能自动优化及其工程应用

车身后部结构特征对整车的空气动力学性能有重要的影响。为研究车身后部各结构变化对轿车尾部流场的影响规律及各设计变量之间的相关性,并在此基础上对车身后部结构参数进行优化,以提高轿车的空气动力学性能。通过运用网格自适应方法和集成仿真软件STAR CCM+进行试验设计;并建立近似模型探索以整车气动性能为目标的车身后部各结构参数的最佳组合。结果表明:与传统车身优化方法相比,运用网格自适应方法、试验设计方法和近似模型相结合进行车身优化,大幅度减少了车身优化的时间,且优化效果良好。优化车身后部结构参数,能明显改善尾部流场结构,提高整车的气动特性。     

纯电动赛车动力系统的优化

为优化纯电动赛车的动力性能和经济性能,提高赛车在比赛时的竞争力,在纯电动赛车动力系统选型及参数匹配基础上,应用Simulink软件建立电机控制模型,并基于SPSA算法对永磁同步电机控制参数进行在线整定,优化电机PI控制参数,改善永磁同步电机控制精度,实现赛车动力系统的优化。Cruise和Simulink整车联合仿真结果表明,赛车75 m直线加速时间为422 s,剩余SOC为842%,最高车速可达到114 km·h-1;赛车完成耐久工况行驶后,剩余SOC利用率提高了16%。在同样工况下,保持赛车动力系统参数不变,优化PMSM控制参数后动力性能明显改善,可延长动力电池的使用寿命,增加赛车的续驶里程。     

基于响应曲面法的重卡悬架参数匹配优化

文章利用ADAMS/Car建立考虑高度控制阀的某种重型卡车空气悬架和整车多体动力学仿真模型,采用试验设计技术(DOE)设计试验方案,以悬架元件刚度、阻尼为试验因子,以驾驶员座椅处的加权加速度均方根函数为目标函数进行试验,通过响应曲面法对试验数据进行拟合,得到了目标函数与试验因子之间的关系表达式和悬架系统的最优参数。仿真结果表明采用优化后的悬架参数可使驾驶员舒适度得到提高。     

并联混合动力汽车传动系速比优化

为了进一步提高混合动力汽车燃油经济性,使用仿真软件Cruise建立整车性能仿真模型,并集成到优化平台Isight软件中,对传动系速比参数进行优化和匹配。为了提高优化速度,建立了响应面近似模型作为优化时的代理模型,并利用Isight软件中的多岛遗传算法和序列二次规划算法建立组合优化算法。研究结果表明:优化后在满足整车动力性设计指标的前提下,循环工况下的百公里综合油耗降低了7.20%,优化速度提高了30倍。     

FSAE赛车空气动力学套件组合设计分析

FSAE赛车的空气动力学套件及各套件的交互作用对赛车的设计和性能至关重要。传统空气动力学套件的设计通过对单个组件确定造型,对其分析后修改和优化,造型单一且较少考虑各套件间的交互作用。文章基于雷诺平均湍流方程并结合Realizable k-ε湍流模型,建立三维FSAE赛车外流场计算模型,运用正交实验设计方法,考虑各套件间的交互作用,分析了不同套件组合对赛车空气动力学性能的影响。结果表明:负升力的增加也会伴随空气阻力减小,存在优化设计方案;各组件对整车空气动力学性能的影响程度为定风翼前鼻翼扩散器;套件间配合对提高整车空气动力学性能至关重要,应尽量使各套件间气流顺畅过渡。通过实车试验测试,进一步验证了该分析模型及结论的正确性。     

某轿车侧面碰撞仿真及优化设计

本文基于实际车型,建立整车碰撞仿真模型,结合LS-DYNA对该车进行侧面碰撞仿真,确认侧结构的变形形态及侵入量,结合试验对车辆侧面结构进行优化设计。     

基于ADAMS的脉冲路面输入平顺性仿真分析

以皮卡车为研究对象,利用ADAMS/VIEW软件建立了包括前后悬架、轮胎、车身、转向系和人—椅系统等在内的整车多刚体动力学模型,并对建模中的关键问题进行了重点说明。运用ADAMS软件对建立的整车多体动力学模型进行了脉冲路面输入下的平顺性仿真分析,仿真结果与该车试验结果吻合较好,验证了建立的整车模型的准确性,为该车的设计分析提供了依据。     

基于iSIGHT的纯电动汽车动力系统匹配优化

文章以某款新开发的纯电动汽车作为研究对象,按照整车设计要求合理分配动力传动系参数,借助模拟分析软件CRUISE和优化设计软件iSIGHT建立纯电动汽车动力部件和整车仿真模型,并采用遗传算法对传动系统参数进行优化,对优化前后的整车动力性和经济性进行了仿真分析,结果表明在满足整车动力性设计指标的前提下,优化后的该款纯电动汽车在NEDC工况下的能量消耗降低了10.4%。     

整车刚柔耦合动力学模型及平顺性优化

为了研究车身的弹性变形对整车行驶平顺性的影响,在ADAMS/Car模块中建立整车刚柔耦合模型,依据相关试验法规,进行了随机路面输入下的平顺性仿真试验,并通过实车道路试验对比验证模型的正确性和合理性.利用验证后的整车刚柔耦合模型和试验设计技术,对悬架的弹簧刚度系数、减震器阻尼系数进行优化.优化后车身质心处垂向振动加权加速度均方根值降低了12.6％,表明悬架系统参数的合理匹配可以明显改善车辆的行驶平顺性.     

FSC赛车转向梯形机构断开点仿真与优化设计

为减小某赛车转向时前轮的磨损,利用ADAMS/CAR软件,建立了某FSC赛车前悬架和转向系统的多体动力学模型,并进行了前轮同向跳动仿真和转向仿真.借助于ADAMS/INSIGHT,选取设计变量,设置约束条件,建立目标函数,对双横臂独立悬架的断开式转向梯形机构的断开点位置进行了优化设计后,再次进行双轮同向跳动和转向仿真分析.仿真结果表明,优化后的车轮前束角随车轮上下跳动的变化量明显减小,转向特性曲线更加接近理想转向特性曲线,减少了转向时的前轮磨损.     

基于Isight的增程式电动汽车控制参数多目标优化

文章以某款增程式电动汽车(range-extended electric vehicle,REEV)为研究对象,设计了整车控制策略,借助整车性能仿真软件CRUISE和多学科设计优化软件Isight搭建了整车性能仿真和优化模型,并采用改进的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)对增程器控制参数进行多目标优化。优化结果表明,在满足整车能量需求的前提下,优化后的增程器总发电量减少了7.34%,汽车百公里燃油消耗量降低了8.28%。