基于隐式参数化耦合模型的车身集成优化

为提高车身截面优化效率,基于SFE CONCEPT构建白车身关注部位的隐式参数化模型,并与白车身有限元非参数化模型进行耦合,使参数化模型与有限元模型耦合边界处的连接关系随截面变化自动更新,通过试验验证耦合模型的有效性。基于试验设计（design of experiments, DOE）方法、近似模型、多目标优化等策略,对白车身耦合模型进行刚度和模态等多学科集成优化,实现车身局部结构快速轻量化设计。     

基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计

为获得最优的初始设计方案,在车身概念设计阶段对车身结构进行拓扑优化。车身结构性能指标综合考虑整体刚度、局部动态刚度和碰撞性能,采用多模型优化(multi-model optimization,MMO)方法解决此类复杂工况的拓扑优化问题,通过调节设计空间和设置参数,获得车身最优载荷路径。根据拓扑优化结果初步形成车身框架结构,可为后期详细设计提供参考。     

基于多工况的车门结构多目标优化设计方法研究

车门结构的单一工况优化设计常难以满足车门设计要求。本文基于车门垂直刚度和一阶模态两工况,提出一种车门结构多工况多目标优化设计方法。以车门垂直刚度、一阶频率和车门质量为优化目标,通过均匀拉丁方试验设计和响应面方法得出车门垂直刚度和一阶频率的近似数学模型,并在此基础构建车门结构多目标优化模型。最后采用多目标遗传算法对其进行求解,最终优化结果在车门质量减少的情况下,垂直刚度和一阶频率均达到设计要求,达到预期优化效果。     

基于类桁架的多工况下平面Prager结构拓扑优化

为开展多工况下曲面结构的拓扑优化,采用两向正交类桁架连续体材料模型和有限元分析方法,以杆件在结点位置的密度和方向为优化设计变量进行结构优化。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单一工况下的材料分布。按照多工况与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则,优化多工况下的杆件方向和密度分布。将杆件竖直位置的质心连线作为拓扑优化的平面Prager结构,以3个算例表明该方法的有效性。     

校车车身结构的有限元分析

建立某型校车的有限元模型,计算在不同工况下其车身骨架的静态强度.计算结果表明:在弯曲和扭转工况下,该校车最大应力分别为154.8和171.4 MPa,均小于Q235屈服应力235 MPa;最大变形分别为4.925和12.92 mm,满足《客车定型试验规程(GB/T 13043—2006)》中所规定的弯曲和扭转工况下10及12 mm的限额;车身结构整体应力大多集中在30 MPa左右,有较大的安全裕度.分析结果可为该校车车身骨架结构优化提供参考.     

薄壁管抗撞性能的多目标结构优化

以交通工具中部分锥形薄壁方管的安全装置作为研究对象,建立以薄壁管在碰撞过程中吸收能量最大化,比吸能最大化和初始碰撞力峰值最小化为多目标的优化问题.用锥形部分的几何参数作为设计变量,在保证不降低薄壁管吸能能力的情况下,通过对其结构的优化达到初始碰撞力峰值最小化的目的.论文采用有限元软件LS-DYNA得到不同几何参数模型的碰撞信息,用响应面法构造近似函数,同时引入权系数以表征各个目标在优化问题中的重要程度,并采用理想点法求解多目标优化问题,分析了锥形薄壁方管各几何参数对结构的能量吸收、比吸能和初始碰撞力峰值的影响,最终得到了给定权系数下的最优模型.     

永磁驱动器的多目标参数优化设计

为了满足永磁驱动器在实际运行中具有较大的输出转矩和较小的涡流损耗的目的,建立了永磁驱动器的3维有限元模型,分析了永磁驱动器的主要结构参数对输出转矩和涡流损耗的影响。采用正交实验设计方法,获得了用于非线性永磁驱动器建模的样本空间。采用支持向量机建立永磁驱动器的非线性回归模型,并用多目标微粒群算法进行永磁驱动器的结构参数多目标优化,得到了最优结构参数解。有限元仿真实验对比优化前后永磁驱动器的涡流密度和受力分布的结果,验证了该优化方法用于永磁驱动器结构参数优化是可行的。优化结果使永磁驱动器可在涡流损耗较小的情况下获得较大的输出转矩,从而进一步提高系统的工作效率。     

LCK 6890G城市客车车身结构有限元分析

以LCK 6890G为研究对象,建立车身骨架的有限元模型,对城市客车在实际运行中出现的各种典型工况进行计算机模拟分析,并进行模态分析应用MSC Patran和MSC Nastran软件建立有限元模型,对各工况进行相应载荷及边界条件的施加,分析车身结构的静态分析特性.     

基于多体动力学的整车燃油经济性仿真

利用多体系统动力学理论建立了汽车的整车动力学模型。该模型包括汽车车身、滑块和导向臂三个刚体。经过仿真验证,发现本文建立的多体模型是正确的,它能够反映出汽车在起步、加速、制动工况下车身姿态的动态变化。随后,基于已经建立的整车模型针对5种道路循环工况进行了整车燃油经济性仿真,分析了多体模型中悬架刚度、车身转动惯量、轴距、质心高度这四个参数对整车燃油经济性的影响规律。     

基于多目标遗传算法的RITS物理结构优化设计

提出了RITS物理结构优化设计问题模型和基于多目标优化的解决思路。RITS结构优化设计待优化函数具有高维、多峰、非线性等特点，求解难度人。重点研究了一类基于Pareto机制的具有快速全局收敛能力的多目标遗传算法，并以紧急救援系统为例进行结构优化设计，验证了算法的有效性。     

基于响应面法的三维炮尾结构设计优化

为满足某炮尾结构布置的特殊需要,在输弹槽贯穿托弹板的开放式炮尾结构基础上,重新设计传力结构;采用基于响应面法（Response Surface Method,RSM）的多目标遗传算法NSGA-II寻找齿形传力结构的最优参数,通过编写Python脚本控制Abaqus内核实现自动前处理,对其进行有限元分析,并基于iSight实现多目标三维模型设计优化.该方法摒弃传统的二维优化三维验证的理念,将多目标遗传算法与RSM结合起来,在iSight中直接进行三维模型设计优化,可节省计算时间、提高计算效率、改善设计水平.     

复合材料磁悬浮列车车体结构数值模拟(III)——车体结构性能的参数化数值模拟

在磁悬浮列车车体参数化数值模型的基础上,开展参数变化对车体结构性能影响的数值试验,研究复合材料梁截面几何参数对车体刚度和频率的影响。在典型荷载工况下,研究关键设计参数对车体结构性能、结构部件连接模型的力学性能、车体频率和振型、车体结构线性屈曲性能的影响,确定关键设计参数对复合材料车体结构性能的影响趋势,为车体优化设计奠定基础,验证将参数化车体数值模型作为车体结构性能研究的有效性。     

基于Adams/Car的汽车前悬架仿真分析及优化设计

针对某车型的麦弗逊前悬架系统,用车辆多体动力学仿真软件Adams/Car建立该悬架的虚拟样机模型,对其进行双轮同向跳动激振仿真分析,并综合评价该悬架的车轮定位参数、主销后倾拖距和转向角随轮跳的响应特性.在仿真分析的基础上,针对不合理的结构设计参数,利用Adams/Insight模块进行基于设计变量灵敏度分析的优化设计.优化后的悬架参数能很好地满足设计要求,从而达到提高该悬架系统整体性能的目的.     

基于特征造型的重载货车辗钢整体车轮结构设计优化

为减轻重载货车车轮的质量、提高使用寿命,将常规的设计优化方法、参数化特征造型和有限元分析结合,进行重载货车辗钢整体车轮设计优化.以车轮轻量化为优化目标,基于特征建模方法确定设计变量,用有限元分析确定车轮强度和刚度的约束条件,建立辗钢整体车轮的设计优化模型.设计优化和参数化特征造型为有限元分析提供轮辐的几何尺寸,有限元分析主要进行优化后的车轮应力分析,并判断优化后车轮应力是否得到改善.参照＂GB 8601—1988铁路用辗钢整体车轮＂,采用通用CAD/CAE软件建立重载货车辗钢整体车轮的三维实体模型,对其进行设计优化,取得满意的效果.     

嵌入多层黏弹性胶膜复合材料阻尼工字梁的多目标设计优化

针对嵌入多层黏弹性胶膜的复合材料阻尼工字梁,传统的混合单元法在进行结构动态分析与设计优化时存在很大困难的问题,采用基于离散层理论的多层梁单元建模分析复合材料阻尼工字梁.通过对正交各向异性铺层和腹板进行等效处理的方法,对工字梁凸缘嵌入单层阻尼层模型进行参数化分析;分别对嵌入多层或单层阻尼层的模型建立多目标优化模型,优化目标为模态损耗因子和固有频率最大化,设计变量为阻尼层层数（厚度）及其嵌入位置;应用多目标遗传算法进行优化求解.结果表明：基于离散层理论的阻尼梁单元计算精度好且易于优化,对于嵌入单层较厚阻尼和嵌入多层较薄阻尼的复合材料工字梁,获得的阻尼效果与动刚度损失基本相当,但对于高阻尼的方案,前者比后者的动刚度损失更大.     

卫星结构板优化设计

利用MSC Patran对某板式卫星结构进行有限元建模,采用MSC Nastran对卫星进行模态分析,获取整星结构的模态参数,并与试验结果进行比对,验证有限元模型的正确性和准确度。在满足结构强度和刚度的约束条件下,对安装有效载荷单机的关键底板进行刚度和强度优化设计。优化前后结构的有限元仿真分析表明：优化设计可有效抑制载荷单机处的振动位移响应。     

集中质量-弹簧碰撞模型在汽车被动安全预研阶段的应用

为在车身开发的概念设计阶段明确车辆前碰的安全性目标加速度波形,提出以乘员伤害值确定整车正面碰撞波形的方法,建立包括驾乘人员的车辆集中质量-弹簧(Lumped Mass-Spring,LMS)模型.为确保LMS模型的有效性,将整车有限元模型仿真结果与运动学特性计算结果对比.通过对比前碰加速度波形、刚性墙力以及前舱总的压溃位移,对LMS模型的有效性进行验证.以乘员胸部的乘约效率为优化目标,基于已验证的LMS模型进行关键参数的试验设计分析,从而为车辆前结构的碰撞安全性能设计提供参考.