自動概念模型的優(yōu)化及客車的穩(wěn)健性設(shè)計
Automatic concept model generation for optimisation and robust design of passenger cars
摘要
一套完全自動化的關(guān)于白車身的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的方法呈現(xiàn)出來了。所謂白車身即沒有車窗的封閉結(jié)構(gòu)車身。在優(yōu)化循環(huán)中包含一下幾個步驟：完全參數(shù)化設(shè)計創(chuàng)作；自動撲捉和模擬匯編；并行計算和評價。為達到這些目的，需組合使用以下幾個應(yīng)用軟件：SFE concept, Hypermesh, Perl, Matlab, and Radioss。最優(yōu)化由遺傳運算法則來引導(dǎo)實現(xiàn)，該法則能理想地解決由于空間過大而不腀@溝姿巡櫚奈侍?。该方法的立足甸`竊諂檔囊桓鑾氨Ｏ嶄苣謐榻Ｐ?，覉A牧蝦托巫次瀋杓票淞俊�


關(guān)鍵詞：汽車工程學(xué)，結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，超臨界流體的概念，遺傳運算法則，有限元法，參數(shù)模型，靈敏度分析


1. 導(dǎo)言
客車的發(fā)展是一個多學(xué)科的任務(wù)。車輛必須滿足多種屬性的要求，比如安全性，動力學(xué)，靜力學(xué)，NVH（振動及噪聲）等。許多研究這些屬性的工具是已經(jīng)被確定的了。這些工具持續(xù)更新的重點是為了縮短生產(chǎn)周期和減小競爭壓力。由于車身外形輪廓的大幅縮小，發(fā)展的進程被許多方法所引導(dǎo)。模型的產(chǎn)生除了需要大量的工作時間外，這些屬性還對參數(shù)的變更特別的敏感，比如材料的檔次，儀表材料，裝配工序和點焊性能。
本課題在汽車工程領(lǐng)域的研究重點在于正確部署數(shù)值最優(yōu)化技術(shù)，包括參數(shù)，外形和拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[1–5]。在此有限元模型在采用改裝網(wǎng)格的基礎(chǔ)上擴大和/或變形算法。隨機模擬與非線性優(yōu)化相結(jié)合，以支持汽車設(shè)計過程[1–3]。
對于未來幾年的優(yōu)化任務(wù)，將擴大至下列活動：形狀和拓撲優(yōu)化與任意幾何形狀的調(diào)試，和多學(xué)科優(yōu)化（對于不同的車輛屬性[ 1-4 ] ）。
用以在體積上捕捉設(shè)計空間的拓撲優(yōu)化，對于應(yīng)用在白車身結(jié)構(gòu)上的板金零件有可能會造成不能解決的一些問題。
在文獻[6]中的思想結(jié)合參數(shù)，利用SFE concept 和優(yōu)化工具等方法將會體現(xiàn)在后面的一系列工作中。
在本文中討論的一種模型自動生成的方法，應(yīng)用在汽車工程學(xué)上是有效的。結(jié)合模型生成，一種最優(yōu)化的程序被采用，從而能在結(jié)構(gòu)上包括材料和幾何形狀等性質(zhì)達到最優(yōu)化。另外，這個系統(tǒng)還能進行壽命和靈敏度分析。
以上敘述的關(guān)鍵方法在于復(fù)雜的有限元模型的自動創(chuàng)建是在批處理方式的SFE參數(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上的【7】，這也是能擴大多學(xué)科優(yōu)化，全面車輛型號的先決條件 [11,12] 。優(yōu)化的過程是基于遺傳運算法則的，即適者生存，從而產(chǎn)生最優(yōu)解。
在本文中的第二段中，討論了模型創(chuàng)作，集結(jié)，計算，評價和優(yōu)化所采用的方法和工具。以及一個有關(guān)保險杠/沖撞盒/護軌系統(tǒng)的有限元模型的介紹。第三段中，介紹導(dǎo)軌的整體變形的最小化。最后，在第四段中得出結(jié)論并對以后的工作論述。