基于等剛度原理的鋁合金車門的多目標優(yōu)化.pdf

1、汽車輕量化可以減少油耗,提高燃油經(jīng)濟性,降低尾氣排放,根據(jù)每年的歐洲車身會議,輕量化是目前全球范圍的重點研究的工作之一。車門作為白車身的重要開閉件,足夠的剛度、優(yōu)良的振動特性以及疲勞耐久性能是車門的重要屬性。目前,車門輕量化主要有三個方法:結(jié)構(gòu)優(yōu)化、輕質(zhì)材料替換及采用先進工藝。鋁合金是最常見的輕質(zhì)替換材料之一。在車門的輕量化設(shè)計中,保證性能的前提下,鋁合金替代普通鋼將實現(xiàn)車門的大幅度減重。
　　本文針對某公司改款車型的輕量化項目,

2、以上下扭轉(zhuǎn)、下垂及模態(tài)四個工況為分析基礎(chǔ),通過靈敏度分析篩選優(yōu)化零件,對車門進行了鋼與鋁合金替換。在結(jié)合試驗設(shè)計、響應(yīng)面法建立近似模型,提出了近似等剛度的材料替代的優(yōu)化方法。本文的主旨是考慮車門的性能前提下,對車門進行鋁合金材料的替換,實現(xiàn)鋁合金車門零件的優(yōu)化設(shè)計。論文的主要研究工作如下:
　　(1)本文首先建立了車門的有限元模型,并對車門進行了初始的上下扭轉(zhuǎn)、下垂及模態(tài)的分析。通過與車門相關(guān)試驗進行對比,驗證了有限元模型的可行性

3、。對車門的17個零件進行了上下扭轉(zhuǎn)、下垂及模態(tài)的靈敏度分析,并對各個零件進行排序及分析。由于直接靈敏度的局限性,本文的工作將零件的尺寸信息考慮進去,然后根據(jù)零件的相對靈敏度值,對車門的零件再次排序及分析。結(jié)合上述的分析與車門的實際結(jié)構(gòu),篩選出了具有輕量化潛力的9個零件。
　　(2)根據(jù)等剛度的原理,提出了近似替換公式,運用該公式對車門的零件進行了鋁合金替換普通鋼,并提出η的輕量化評估系數(shù)。對替換后的鋁合金車門,進行了上下扭轉(zhuǎn)、下垂

4、及模態(tài)有限元分析。
　　(3)運用拉丁超立方試驗設(shè)計方法抽取車門上下扭轉(zhuǎn)工況、下垂工況及模態(tài)工況的樣本值。根據(jù)采集的樣本值,通過最小二乘法建立車門9個零件厚度變量的二階響應(yīng)面模型。經(jīng)過精度檢測,上述近似模型可以替代原來的有限元模型,建立多工況的優(yōu)化模型。
　　(4)采用多目標遺傳算法,以鋁合金車門的質(zhì)量和下垂位移為目標函數(shù),上下扭轉(zhuǎn)位移及一階模態(tài)頻率為約束條件,對鋁合金車門進行了優(yōu)化設(shè)計,建立非劣最優(yōu)解集。根據(jù)車門的實際結(jié)構(gòu)