基于变复杂度近似模型的汽车安全性和轻量化优化

针对汽车安全性优化过程中考虑冲压效应的计算复杂性特点,采用最优拉丁方实验设计,利用较少样本点数据在传统模型和高精度模型间建立一个差值补偿响应面模型,再通过传统模型和差值补偿响应面模型构造新的实验样本点,在此基础上建立Kriging响应面模型,应用多目标粒子群优化算法对此响应面模型进行优化求解,进行了整车正面碰撞和轻量化多目标优化设计。结果表明,该方法能够在保证响应面精度的前提下,快速收敛于优化解。     

考虑冲压成形影响的车身零件疲劳性能研究

车身零件冲压成形过程中产生的残余应力和厚度变化对其疲劳寿命有重要影响,而目前常用的基于有限元结果的疲劳分析方法中,常常忽略了实际零件冲压成形所带来的影响,导致分析结果与实际情况不相符.文中将有限元网格映射算法、平均应力修正法相结合,以某车尾端横梁为例,在疲劳有限元分析中引入成形信息,并将成形残余应力作为疲劳外载荷施加,研究成形性因素对车身结构疲劳寿命的影响.研究结果表明,考虑成形比未考虑成形影响的疲劳分析结果更接近实验结果.最后,基于分析结果提出零件优化设计方案.     

基于滑移约束面方法的毛坯反求技术

由于一步逆算法在用于求解坯料展开问题中,并不能得到足够准确的毛坯,其计算误差会随着变形路径的复杂程度而变大.本文提出采用多步逆算法得到较为精确的毛坯形状及应力、应变分布.多步逆算法将成形过程分成几个工步进行模拟,并通过引入滑移约束面得到中间成形形状,采用牛顿-拉费森迭代将材料坐标和全局坐标中的残余应力转换到局部坐标.将此算法应用于油底壳的拉深计算,通过对比计算结果与实验结果,两步法得到的毛坯右端与实验结果十分吻合.多步有限元逆算法进一步提高了毛坯展开尺寸及应力分布的计算精度.     

尺寸公差的区间描述及不确定性优化

利用区间模型对尺寸公差进行描述,构建了一种基于尺寸公差的区间优化方法,实现了基本尺寸及其公差的同步优化。本方法以基本尺寸和公差为设计变量,以尺寸公差最大化为设计目标,以决策者对机械系统的性能要求及原问题的最严限制性条件为约束,建立区间优化模型。通过区间中点和区间右边界,将不确定性区间优化模型中的目标函数与约束进行确定性转换。有效解决了在机械系统给定性能水平及其固有约束条件下,求解关键零部件最优基本尺寸与最低成本尺寸公差的问题。该方法已被应用于数值算例及工程实例。     

复杂零件切边线的计算方法及其应用

在模具设计中怎样准确计算翻边零件切边轮廓仍是一个无法解决的难题.针对这一问题提出一种基于有限元变形路径迭代法的切边线计算方法,解决了模具设计过程中关键问题.分析了切边线优化流程图,研究了有限元变形路径迭代的基本算法,分析了切边轮廓切除、增补过程.探讨了变形路径迭代法中形状尺寸偏差的定义.通过对某汽车地板横梁支架切边线的计算,验证了该方法迭代的收敛性、计算结果的可靠性及在工程上的可行性.将由该方法求得的切边轮廓应用于实际生产中,可以减少试模次数和试模周期,节约生产成本.     

考虑冲压残余应力和厚度变化的车身结构模态分析与优化

车身零件冲压成形过程中产生的残余应力和厚度变化对其结构模态和固有频率具有重要的影响,而目前常用的有限元模态分析方法中,常常忽略了成形因素所带来的影响,导致分析结果与实际情况不相符。采用有限元网格映射算法,在车身结构模态分析中引入成形信息,并将成形残余应力作为预应力施加,研究成形因素对车身结构模态和固有频率的影响。研究结果表明,考虑成形比未考虑成形影响的模态分析结果更接近实验结果。最后,进行了基于成形因素的车身结构灵敏度分析与优化。