某電動汽車車身耐撞框架結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、隨著中國汽車消費者對汽車需求的日益增大，我國汽車保有量不斷地提高，隨之造成我國汽車交通安全事故發(fā)生率也日益增加。由于人們對汽車碰撞安全性能的關(guān)注和認知日益提高，汽車的安全性能也成為了除舒適性和動力經(jīng)濟性之外，人們購買汽車前重點考慮的性能之一。在滿足國家現(xiàn)有安全法律、法規(guī)以及C-NCAP的星級評定指標(biāo)的同時，汽車廠商還需迎合消費者們的市場需求，不斷地提高車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計的碰撞安全性。在汽車車身設(shè)計過程中，如果在車身結(jié)構(gòu)確定后進行拓撲優(yōu)化，很難

2、對原始的結(jié)構(gòu)進行較大的改進。因此，在汽車開發(fā)的概念設(shè)計階段，將拓撲優(yōu)化方法用于車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計，并結(jié)合知識工程進行車身典型截面的設(shè)計，能夠在概念設(shè)計階段進行車身碰撞關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在較短時間內(nèi)有效地找出最優(yōu)碰撞載荷路徑，進而提升整車的碰撞安全性能。
　　為求解耐撞性拓撲優(yōu)化問題，本文提出了基于能量控制混合元胞自動機的拓撲優(yōu)化方法：首先，運用LS-DYNA顯式有限元算法，以混合元胞自動機作為優(yōu)化計算模型。采用有限元法進行結(jié)構(gòu)分析

3、獲得優(yōu)化過程中的每次迭代信息，設(shè)計變量中的局部改變由比例局部控制規(guī)律來確定。然后，在拓撲的結(jié)構(gòu)中區(qū)分柔性區(qū)域和剛性區(qū)域，通過選取最佳的控制規(guī)律，賦予它們不同的設(shè)計尺寸和質(zhì)量分數(shù)約束，控制結(jié)構(gòu)的能量吸收分配。最后，將該方法用于單工況和多工況連續(xù)體拓撲優(yōu)化設(shè)計，證明了該方法的可行性和準(zhǔn)確性，并將所得結(jié)果與傳統(tǒng)方法對比表明，該方法能降低碰撞力，提高碰撞過程中結(jié)構(gòu)的耐撞性而且吸能過程平穩(wěn)。
　　本文以實際工程為依托，將基于能量控制的耐撞性

4、拓撲優(yōu)化方法用于某電動汽車車身耐撞框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中。在電動汽車前保險橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，以高速碰撞工況來優(yōu)化結(jié)構(gòu)的耐撞性能，然后進行保險杠的低速擺錘碰撞仿真及臺車低速碰撞仿真，并與文獻結(jié)果進行對比分析，驗證了本文方法在提高耐撞性的潛力及準(zhǔn)確性。在電動汽車電池箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計時，將耐撞性拓撲優(yōu)化方法應(yīng)用到車輛實際開發(fā)過程中，同時兼顧電池箱體的靜態(tài)特征，把動態(tài)及靜態(tài)特征同時作為拓撲優(yōu)化條件，與傳統(tǒng)的拓撲優(yōu)化設(shè)計只對靜態(tài)或動態(tài)特征單獨優(yōu)化相比，本文通