概念設計階段基于P1N1植物生長算法的車身梁類截面快速設計研究.pdf

1、隨著汽車行業(yè)的發(fā)展以及汽車市場競爭的日益激烈，消費者對汽車強度、剛度、安全等性能要求也日益增高，概念設計階段在整車開發(fā)過程中有著舉足輕重的作用，在這階段進行車身結構設計，對整車開發(fā)成本的降低及生產周期的縮短起著重要的作用。由于車身的截面對汽車的剛度、強度、安全等性能有直接的影響，因此在概念設計階段對汽車車身關鍵截面進行合理的有效設計，對整個車身的開發(fā)過程有至關重要的意義。
　　本文針對在概念設計階段對車身關鍵截面進行高效設計這一需

2、求，提出了一種基于P1N1植物生長算法的截面快速優(yōu)化方法。首先，結合汽車車身關鍵截面數據庫，建立了車身骨架的梁截面簡化模型并進行了誤差對比分析。其次，通過多工況約束對車身簡化模型進行梁截面的非對稱優(yōu)化設計。最終利用P1N1植物生長算法完成了對梁截面形狀和厚度同步優(yōu)化，實現(xiàn)概念設計階段關鍵截面的快速設計。本文主要內容如下:
　　(1)結合汽車車身關鍵截面數據庫，建立了車身梁單元簡化模型。在彎曲、扭轉剛度、扭轉模態(tài)工況下對建立的簡化力

3、學模型與有限元模型進行誤差對比分析，為后文詳細截面設計提供依據。
　　(2)對已建立的簡化模型，設置矩形梁截面的相鄰兩邊厚度為不同的變量，對梁截面進行了非對稱的截面參數優(yōu)化，避免了以往截面力學參數求取時將截面簡化成等厚截面的主慣性積為零的不足。通過將矩形的相鄰邊厚度設為兩個變量（剩下兩條邊為固定值），以及矩形的長寬，每根梁共四個參數，根據扭轉模態(tài)、彎曲剛度工況、扭轉剛度工況、正面碰撞簡化工況、側面碰撞簡化工況、偏置碰撞簡化工況六種

4、工況進行約束，最終求得了關鍵梁截面的力學參數的優(yōu)化值，為后面截面詳細設計做鋪墊。
　　(3)介紹了模擬植物生長算法的發(fā)展進程及應用，通過改進模擬植物生長算法得到了適用于截面優(yōu)化的P1N1植物生長算法，通過提取出截面數據庫中的截面節(jié)點坐標以及截面性能參數，將數據庫中梁截面的節(jié)點坐標作為設計變量，導入到P1N1植物生長優(yōu)化算法中進行優(yōu)化，從而控制梁截面的形狀及厚度。建立了基于P1N1植物生長算法的相關數學模型，并編制了相應的程序，通過