防撞梁优化对汽车冷却气流的影响

作为能把汽车发动机运行过程中产生的热量及时散发出去的汽车冷却系统是汽车的重要组成部分之一。现如今,大部分汽车使用的冷却系统多为风冷与水冷系统混合使用,在这之中,冷却系统的进气流量严重影响着汽车整体冷却效果。而汽车另一重要组成部分的防撞梁对汽车在运行过程中其冷却气流进气量的影响往往被人们因种种原因所忽视。本文将会探讨在有效保障汽车防撞梁的功能作用时,防撞梁部分对汽车冷却系统的进气流量以及冷却气流阻力的影响,来说明对防撞梁结构进行优化的必要性。     

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.     

基于响应面法和遗传算法的多自由度微陀螺性能优化

为了兼顾微陀螺的灵敏度和带宽,实现其性能优化,将特征提取、响应面法与遗传算法相结合,提出了一种基于灵敏度和带宽最优化的优化设计方法。该方法基于特征提取确定设计变量及约束条件。通过BBD(Box-Behnken Design)方法采样,结合最小二乘法构建微陀螺灵敏度和带宽的响应面近似模型,运用多目标遗传算法对响应面模型进行优化。通过计算Pareto前沿最优解获得一系列优化方案,可同时将灵敏度和带宽分别提升19%和12%,也可在灵敏度不变的前提将带宽拓展78%,可根据实际需要选择不同的优化方案。对原设计和优化方案进行仿真对比,验证了优化设计结果的正确性。采用该方法对多自由度微陀螺的性能进行分析和优化,能在大大提高优化效率的同时有效提高灵敏度与带宽,为微陀螺的优化设计提供一种新思路。     

分块响应面法研究

在对采样点构建插值曲面时,响应面法（Response Surface Method,RSM）通常是对整个曲面进行插值近似,由于计算量的原因,采用的近似曲面阶数通常不超过四阶。但是,对于高度非线性的曲面,使用低阶响应面在较大范围内近似毫无疑问会降低响应面的近似精度。分块响应面法采用一定的策略对近似空间进行合理分块,缩小响应面的近似范围,从而提高了响应面在该空间的近似精度。测试结果表明,在样本数量和样本空间变化时,分块响应面法的近似精度不低于响应面法,尤其是当样本数量较多时,分块响应面法的近似精度要远高于响应面法。这就使得分块响应面法能够有效地应用于多学科设计优化。     

混合响应面法对汽车吸能部件优化关键技术*

结合sequential和successful的响应面方法以及Kriging插值技术,针对高维优化问题,建立一种混合响应面优化方法.首先采用sequential响应面方法基于初始化变量进行优化,采用Kriging插值方法对样本点和优化过程中形成的优化点重新进行响应面构造,以确定优化范围内新的初始值并将约束减小到一定范围;随后采用successful响应面对更新的设计变量初始值和约束范围进行优化.如此循环,直至得到最优解.采用该方法对汽车前纵梁中板的厚度问题进行优化,取得了不错的效果.     

汽车前保险杠缓冲吸能结构低速碰撞仿真分析

在低速碰撞中对某车型的汽车保险杠进行仿真分析,对保险杠模型进行简化,利用HyperMesh建立有限元模型,再提交给LS-DYNA进行计算,使用HyperView对碰撞结果进行处理得到相关响应参数,并对响应参数进行结果分析,进而确定在汽车保险杠发生低速碰撞时其最主要吸能的部件以及吸能部位的响应特性,为保险杠设计提供理论基础。     

基于响应面方法的航空发动机装配系统的多目标性能优化

将响应面方法应用于复杂的航空发动机装配生产系统的性能优化中,获取系统的最大平均生产率和最小在制品水平,并解决以平均生产率和在制品水平为目标函数,以系统单机加工速度和缓冲区总大小为决策变量进行多目标性能优化问题。解决多目标优化问题的方法是利用线性加权法将多目标转换为单目标,然后应用响应面方法进行优化。实验结果表明:响应面方法能够很好地解决复杂的航空发动机装配生产线的性能优化问题,并为决策者提供多种情况下的最优解。     

基于正碰CAE分析的车身纵梁结构优化设计

对某车型进行50 km/h、100%正面碰撞CAE仿真分析,发现车身前纵梁溃缩变形不充分,导致B柱加速度峰值超过45g目标要求。对前纵梁结构和前防撞梁吸能盒进行优化,由CAE分析可知：车身前纵梁结构变形得到明显改善,B柱加速度峰值降低到45g以下,满足目标要求。该优化可有效提高车身正面碰撞的安全性能。     

基于拓扑优化的新能源汽车摆臂轻量化设计

为对某新能源车型前悬挂下摆臂进行结构轻量化设计,运用悬挂动力学模型提取摆臂各连接点在各工况下的静载荷,结合拓扑优化分析方法,获得摆臂的最佳传力路径和材料分布,明确轻量化优化方向。优化结果表明,优化后的摆臂强度满足设计要求,质量减小27%。     

基于响应面和空间映射技术的模面设计优化

阐述了响应面近似模型和空间映射技术用于快速模面设计优化的基本原理．为避免数值噪声干扰和求解隐函数敏度,提出通过多项式响应面方法构造真实目标和约束的逼近曲面,以光滑响应进行全局最优;并利用空间映射技术的代理模型确定新的响应面及其梯度,经精细模型修正优化方向和设计子域,使计算成本降低．算法结合有限元模拟实施,通过对金钣拉延成形和回弹补偿的分析证明,该算法具有很高的效率和鲁棒性,适用于模面设计优化．     

BDCD850开坯机机架有限元分析及优化设计

为对开坯机机架进行合理轻量化,分别对危险截面形状和机架整体尺寸进行分析.首先,通过静强度应力分析确定机架的强度、刚度和危险截面位置;然后,以最小化等效应力值为目标,利用子模型分析法和Workbench优化模块对复合圆角尺寸参数进行优化;最后,基于Box-Behnken方法构建响应面模型,利用层次分析法和粒子群算法寻找最优的机架结构参数组合.优化后机架的整体质量减少约4 701 kg,危险截面处最大应力下降约8.845 MPa,优化结果可在保证开坯机机架强度和刚度的基础上降低生产成本.     

参数化白车身结构轻量化多目标优化

利用SFE Concept建立某轿车白车身的参数化模型,采用有限元法对白车身的静态弯曲和扭转刚度、主要低阶模态进行分析,并将仿真结果与试验结果进行对比。将参数化白车身与动力总成、底盘、闭合件连接后,仿真分析整车正面100%碰撞安全性能并验证有限元模型的有效性。提出通过相对灵敏度分析确定白车身非安全件设计变量的方法,采用最优拉丁超立方方法生成样本点,基于径向基神经网络方法拟合近似模型,以白车身非安全件和正碰安全件为轻量化对象,通过第二代非劣排序遗传算法对白车身进行多目标优化设计。结果表明：在白车身静态弯曲刚度降低3.60%、静态扭转刚度降低3.91%、一阶弯曲模态固有频率降低0.09%、一阶扭转模态固有频率上升1.26%、正碰安全性能基本不变的情况下,白车身质量减少24.17 kg,减重7.42%,轻量化效果显著。     

基于概念设计的框架车身多目标优化系统

为实现概念设计阶段车身结构和性能的快速优化,构建多工况、多目标优化系统FVO,其中包括车身几何建模、有限元分析、结构优化等。该系统可以快速建立参数化框架车身几何模型,自动生成满足多工况要求的高精度有限元模型,利用多目标优化算法对车身的梁和板结构进行多工况优化计算,为用户提供满足众多约束条件的优化设计方案。在阐述FVO系统整体结构和具体方法的基础上,通过简单设计实例证明系统的有效性和准确性。     

转向架齿轮箱吊杆的优化设计

针对某转向架齿轮箱吊杆开发设计过程中吊杆原始结构工作安全因数过大的问题,为进行轻量化设计,基于OptiStruct采用拓扑优化结合自由形状优化的方法对吊杆进行优化设计.优化后吊杆的质量减轻约38.3%,其工作安全因数和刚度满足要求.     

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。     

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.