不確定性MDO在驅(qū)動橋殼輕量化設(shè)計中的應(yīng)用.pdf

1、輕量化設(shè)計技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用是提高汽車性能、降低汽車油耗、減少汽車尾氣排放的有效措施。零部件的輕量化設(shè)計方案往往要滿足使用過程中的多個性能約束，而各個性能約束又涉及多個學(xué)科領(lǐng)域，因此多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化的思想被引入進(jìn)來，除此之外，在汽車的設(shè)計、制造和使用過程中廣泛存在的不確定性因素不可避免地影響著輕量化設(shè)計方案的有效性。因此，基于不確定性的多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法已成為汽車重要部件輕量化技術(shù)的重點研究內(nèi)容。
　　 不確定性多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化方法融合

2、了多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化思想和不確定性設(shè)計優(yōu)化理論，其主要內(nèi)容包括:系統(tǒng)分析與優(yōu)化，學(xué)科分析與優(yōu)化，試驗設(shè)計，近似模型技術(shù)，不確定性建模與傳遞分析方法，可靠性約束等效處理方法，優(yōu)化結(jié)果搜尋策略等。不確定性多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化可衍生出兩類設(shè)計問題，即穩(wěn)健性多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題和可靠性多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題。本文以某輕型載貨汽車驅(qū)動橋殼為研究對象，以不確定性多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化理論為指導(dǎo)對驅(qū)動橋殼的輕量化設(shè)計開展了系統(tǒng)研究:
　　 (1)將適合處理高維計算問

3、題的稀疏網(wǎng)格方法應(yīng)用于高維近似模型的建立過程，研究了其確定樣本空間的方法和建立近似模型的過程，并以Haupt函數(shù)和NASA減速器設(shè)計優(yōu)化實例驗證了其在擬合高維近似問題時的效率和精度。
　　 (2)建立驅(qū)動橋殼有限元模型，系統(tǒng)地歸納了驅(qū)動橋殼靜強度試驗和疲勞試驗資料，將試驗結(jié)果與有限元分析結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了該有限元模型在仿真靜強度和疲勞壽命方面的精度。補充進(jìn)行了驅(qū)動橋殼的模態(tài)頻率測試試驗，并與有限元分析結(jié)果對比，最終獲得了各指標(biāo)

4、仿真精度均符合要求的驅(qū)動橋殼有限元模型。
　　 (3)建立了驅(qū)動橋殼輕量化設(shè)計的總體優(yōu)化模型，以各設(shè)計變量的靈敏度分析為基礎(chǔ)劃分學(xué)科模型，分別界定各個學(xué)科的范圍，確定不確定性多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述，并初步建立了各個設(shè)計變量的不確定性分布模型。然后以學(xué)科劃分為基礎(chǔ)，分別建立了系統(tǒng)級和學(xué)科級不確定性多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化模型。
　　 (4)為得到比較合理的驅(qū)動橋殼輕量化設(shè)計方案，以多學(xué)科優(yōu)化軟件Optimus為平臺，利用有限元