汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)網(wǎng)格系統(tǒng)研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著我國汽車保有量的逐年增長(zhǎng)，汽車工業(yè)在蓬勃發(fā)展的同時(shí)，也受到了能源和環(huán)境等問題帶來的挑戰(zhàn)。在汽車的研發(fā)過程中，數(shù)值仿真是被廣泛應(yīng)用的技術(shù)手段，它極大地縮短了研發(fā)周期，大幅度降低了開發(fā)的費(fèi)用。而隨著全球化的深入，不同零部件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)商分布在全球各地，如何有效地協(xié)同各方進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，同時(shí)保護(hù)各方的知識(shí)產(chǎn)權(quán)不在協(xié)作中受到侵犯，成為了各汽車生產(chǎn)商所關(guān)心的問題。與此同時(shí)，面對(duì)數(shù)值模型的精細(xì)化程度的日益提高，數(shù)值仿真對(duì)計(jì)算資源和計(jì)算效率的要求也不

2、斷增加，以此為基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計(jì)則由于對(duì)計(jì)算資源更高的要求而無法得到更廣泛的應(yīng)用。本文的研究正是基于這個(gè)背景展開的，根據(jù)網(wǎng)格計(jì)算的分布、協(xié)同，以及資源共享的特性，本文進(jìn)行了基于網(wǎng)格的汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)的研究。
　　本文首先對(duì)研究過程中所涉及的主要理論和方法，包括網(wǎng)格社區(qū)的基本理論，多學(xué)科優(yōu)化方法和不同的優(yōu)化算法進(jìn)行了總結(jié)。在研究了網(wǎng)格環(huán)境對(duì)并行優(yōu)化算法效率影響后，針對(duì)網(wǎng)格社區(qū)的特點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的粒子群算法，將時(shí)間因子引入算

3、法中，使得因網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境造成的粒子群同步耗時(shí)長(zhǎng)的缺陷得到了彌補(bǔ)，這類改進(jìn)對(duì)汽車結(jié)構(gòu)在網(wǎng)格社區(qū)中的優(yōu)化有著十分重要的意義。
　　針對(duì)汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，本文利用網(wǎng)格的OGSA架構(gòu)，采用網(wǎng)格中間件技術(shù)，構(gòu)建了包含四個(gè)層次的網(wǎng)格平臺(tái)。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)為汽車協(xié)同仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供具體功能支持的網(wǎng)格應(yīng)用中間件的構(gòu)造、分類和執(zhí)行方式進(jìn)行了深入的探討，同時(shí)研究了網(wǎng)格社區(qū)資源的封裝和部署方法，以及對(duì)網(wǎng)格社區(qū)資源的評(píng)價(jià)和調(diào)度準(zhǔn)則。在確立

4、了系統(tǒng)的架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)之后，本文根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)協(xié)同仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)的典型流程，歸納了這一應(yīng)用網(wǎng)格系統(tǒng)的整體需求，在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的整體架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)的功能分為協(xié)同仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)兩部分，圍繞這兩大功能模塊，本文對(duì)網(wǎng)格系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了詳盡的闡述，并介紹了完成系統(tǒng)與網(wǎng)格用戶交互的網(wǎng)頁P(yáng)ortal。
　　在實(shí)際的應(yīng)用中，通過兩個(gè)實(shí)例驗(yàn)證了網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)的功效。首先根據(jù)國內(nèi)某汽車廠商的研發(fā)需求，對(duì)某一自主研發(fā)的新車型進(jìn)行了白車身

5、和車門的協(xié)同仿真設(shè)計(jì)。并利用協(xié)同仿真平臺(tái)，對(duì)此白車身模型的模態(tài)、剛度性能和頂壓性能進(jìn)行了有限元仿真分析。在仿真計(jì)算的基礎(chǔ)上，應(yīng)用網(wǎng)格系統(tǒng)的汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，對(duì)白車身進(jìn)行了基于頂壓性能、剛度和模態(tài)的輕量化設(shè)計(jì)。在第二個(gè)實(shí)例中，利用網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)某自主研發(fā)車型的乘員約束系統(tǒng)進(jìn)行了協(xié)同仿真設(shè)計(jì)，并利用網(wǎng)格系統(tǒng)的Portal，對(duì)乘員約束系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。在網(wǎng)格平臺(tái)上所進(jìn)行的基于數(shù)值仿真的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化任務(wù)的Web化管理和數(shù)值計(jì)算的