基于側(cè)碰安全性的高強度鋼車身拼焊板零件設(shè)計方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的拼焊板零件設(shè)計主要依靠工程技術(shù)人員的經(jīng)驗進行“試錯”設(shè)計來提高零件的綜合使用性能。該方法往往耗時長、費用高，還往往難以保證拼焊板零件的實用性和可靠性，特別是對于考慮車輛耐撞性的車身拼焊板零件設(shè)計。隨著有限元方法的發(fā)展和成熟，CAE技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車零件設(shè)計中。有限元分析方法促進了車身零件的設(shè)計效率，一定程度上避免了設(shè)計的盲目性、減少了設(shè)計成本以及縮短了車身結(jié)構(gòu)的開發(fā)周期，可是有限元方法本身僅僅是一種分析手段和工具，其主要功能只

2、是對給定的設(shè)計方案進行驗證和校核，設(shè)計工作仍然離不開“試錯”。因此為了充分發(fā)揮CAE技術(shù)的潛能，本文將CAE技術(shù)與優(yōu)化算法相結(jié)合來提高車身拼焊板零件設(shè)計的效率與效果。因此本文主要圍繞車身拼焊板零件焊縫線的確定方法、側(cè)面耐撞性關(guān)鍵部件的確定手段、近似模型技術(shù)、拓撲優(yōu)化方法與多目標優(yōu)化方法等內(nèi)容開展深入的研究。
　　主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)建立了詳細的汽車側(cè)面碰撞模型并驗證其正確性，然后通過改變車身主要部件的材料屬性進行多

3、次整車側(cè)碰仿真分析，對車身各位置的侵入速度和侵入量作了詳細的對比分析，研究各零部件對整車側(cè)碰性能的貢獻量。研究表明車門處和B柱部分的材料分布與匹配對車輛側(cè)碰性能有顯著的影響。
　　(2)開展拼焊板拉伸試驗，研究焊縫對拼焊板材料性能的影響，通過試驗與仿真結(jié)果的對比分析，得出共節(jié)點焊縫模型適用于剛度分析的結(jié)論。然后采用改進型的雙向漸進結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，開發(fā)出適用于多剛度和多材料拼焊板零件設(shè)計的焊縫確定系統(tǒng)，并集成焊縫確定系統(tǒng)、靈敏性分析和

4、尺寸優(yōu)化方法，提出了一套拼焊板零件設(shè)計的新方法。應(yīng)用提出的方法對拼焊板車門進行優(yōu)化設(shè)計，研究結(jié)果表明在保證拼焊板車門各種剛度模態(tài)性能要求下，車門系統(tǒng)的重量得到較大降低。
　　(3)開展了基于整車側(cè)面碰撞近似模型的車身拼焊板零件優(yōu)化設(shè)計工作，提出了合理的拼焊板結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，成功構(gòu)造了基于響應(yīng)面的近似數(shù)學模型并驗證其精度，接著建立基于側(cè)面碰撞安全性的多目標優(yōu)化模型，分別運用多目標遺傳算法和多目標粒子群算法對近似模型進行優(yōu)化設(shè)計，從材料