基于正交试验设计的车门系统参数优化

以某车型的左前车门为研究对象,将多目标优化方法与正交试验设计设计方法相结合的方法应用于车门系统零部件厚度参数优化设计。利用Hyperworks软件建立车门有限元分析模型,并对其进行模态、刚度分析,然后进行模态试验和刚度试验验证分析模型的正确性;以车门板件厚度为变量对车门系统各个性能进行灵敏度分析,选取对车门性能影响较大的车门板件厚度为控制因素,应用带权重的分目标乘除法构造车门系统的综合性能评价函数,采用正交试验设计方法针对车门系统的综合性能进行参数优化设计,最终获取车门系统各个零部件厚度参数的最佳组合。     

基于CATIA的车门设计及仿真分析

作为汽车重要的组成部分,车门不仅提供上下车的便利条件,而且还提供安全、舒适的乘车条件,车门布局设计、制造和安装等因素较多,如车身的协调和结构等。由于车门设计要求较高,结构单一,周期较长,所以需分析和验证设计方案的可行性,避免潜在的设计风险。基于CATIA对车门外板、车门内板的结构及车门运动的干涉检查和校核进行仿真分析,可以代替实际产品的研发和试验,从而降低企业研发的时间和成本。     

基于6σ稳健性的轧制差厚板车门优化设计

目前,对车门结构优化的研究多数没有考虑车门不确定性因素的影响。为了提高结构优化后车门性能的稳健性,将轧制差厚板应用于车门,同时考虑板料厚度和材料参数的波动对各约束响应稳健性的影响。结合拉丁超立方试验设计和径向基函数模型,采用蒙特卡罗模拟和改进型非支配遗传算法相结合的双循环优化策略,提出一种基于6σ稳健性的轧制差厚板车门多目标优化设计方法。研究结果表明,该方法在获得最优妥协解的同时,能提高设计变量的可靠性和目标函数的稳健性。     

基于空间多层形貌优化的车门轻量化设计

针对传统形貌优化技术的起筋只能沿板件法向正方向的局限性,应用空间多层形貌优化技术解决了该问题,结合工艺可行性、结构功能及性能等要求,对车门内板进行结构轻量化设计,并进行了实车门刚度台架试验验证。在不增重的前提下,提高了扭转刚度,满足了车门设计目标要求,实现了车门轻量化设计。     

面向车门关门力的密封胶条分部曲率优化设计方法

车门关门力是衡量整车质量的重要指标之一,而车门密封胶条结构特性是影响车门关门力大小的主要因素之一。通过分析车门密封胶条结构特性以及压缩特性,并由此提出了一种新的分部曲率优化设计方法。即为在满足密封胶条优化的边界条件下,根据曲率变化为零处作为分位点,对密封胶条结构进行分部曲率划分,针对不同部分轮廓的曲率进行优化设计。然后利用有限元仿真软件计算结果并证明该方法的有效性,为车门密封胶条的前期结构设计和优化提供了指导。     

车门结构多目标轻量化研究

针对现有结构多目标轻量化设计采用单一变量(如板件厚度为优化变量)的不足,将网格变形技术创建的形状变量引入到了车门结构多目标轻量化设计中,建立了以板件厚度与车门结构形状同时作为设计变量的参数化有限元模型。对该车门进行了动态试验测试,验证了有限元模型及计算结果的可靠性;考虑到该车门一阶频率过低的问题,将一阶频率最大、车门质量最小作为优化目标,垂向刚度、窗框刚度为约束,进行了试验设计(DOE),通过Kriging函数模型拟合了要优化的目标及约束,经过精度校验,验证了该近似函数模型符合精度要求;最后利用多目标遗传算法进行了寻优计算。研究结果表明:在垂向刚度、窗框刚度满足约束值的情况下,车门质量最终降低2.84 kg(减重达13%),一阶频率提高了25.8 Hz。     

基于集成设计平台车辆电磁制动器电磁体的优化及稳健设计

在总结前人研究成果的基础上,通过对电磁制动器电磁体的工作机理及受力情况进行分析,建立基于集成设计平台的电磁体优化设计算法流程,保证所设计的电磁体具有较好的抗倾覆特性及摩擦表面的均匀磨损特性,实现新型非对称结构电磁体的计算机辅助设计。在分析电磁体试验数据的基础上,通过把影响电磁体输出特性的因素划分为可控因素和噪声因素,将基于响应面模型的稳健设计方法应用于电磁体的设计。通过运用回归算法建立电磁体电磁力及其信噪比的二阶响应面模型。将传统的稳健设计方法与现代优化方法相结合,利用Matlab的Fmincon优化函数,获得了电磁体的稳健点以及电磁体所应具有的输出特性,在集成设计平台中实现电磁体的稳健设计。     

基于LIN总线汽车车门电子控制系统设计

为了降低汽车车门上各设备间通信的复杂程度,减小车门通信控制的成本,提出了一种基于LIN总线的汽车车门控制系统。介绍了LIN总线协议的基本内容,给出了汽车车门具体控制对象。针对控制对象设计了将主驾驶室侧的车门控制作为LIN主节点,其他车门作为LIN从节点的控制方案。在此基础上进行了控制系统硬件设计和软件设计。该控制系统可以减小控制的成本,降低系统通信的复杂程度。     

广州地铁二号线A5型车正线车门自动防夹故障调查分析

广州地铁二号线电客车车门系统采用了南京康尼公司生产的塞拉门。在目前国内地铁行业中塞拉门因其稳定性、可靠性高,已得到广泛运用。近期因响应国家新冠疫情防护要求提高电客车客室新风量,二号线A5型车列车客室车门频繁在正线出现无障碍物情况下车门自动启动防夹故障,严重影响正线列车准点率。通过对故障车门结构进行多种试验模拟,并结合正线出现自动防夹故障地点、客室风压、车体结构以及车门软件参数进行研究分析,发现自动防夹故障与之相关联的因素。针对性地对客室风压、车门软件参数等进行优化改进策略。经过实践论证,采取的措施基本解决车门自动防夹故障。     

基于稳健设计理论的深孔加工孔直线度研究

针对BTA深孔加工中孔中心线容易产生偏斜的问题,用稳健优化设计理论研究了当加工条件参数变化时被加工孔直线度误差的变化情况.将稳健设计理论用于讨论BTA深孔加工时控制因素的选择,得到了控制因素的优化设计结果.通过试验证明使用稳健设计法对控制因素的分析和预测是正确的.该研究结果可为BTA深孔加工控制因素的分析和选择提供参考.     

基于正交试验的汽车滑移门平顺性优化研究

针对某汽车滑移门系统平顺性能,运用正交试验设计方法进行了优化研究。在滑移门的开、闭过程中,以中导轨及其走轮臂转动销轴的X向、Y向位移作为优化变量,以滑移门质心运动轨迹优劣程度作为设计指标。在保证滑移门在运动过程中不与车身发生干涉的情况下,初步给定了4个优化变量在各自方向上的取值范围。运用正交试验提取多组试验方案,分别求解出滑移门质心运动轨迹,对比分析轨迹曲率特性。研究结果表明,中导轨及其走轮臂转动销的位置对于汽车滑移门运动平顺性能有着重要的影响。     

考虑装配误差的车门关闭力计算

针对由装配误差引起的车门关闭力预测不准确问题,提出了一种计算精确车门关闭力的方法。该方法首先建立车门关闭过程中各部件相应的力学模型,在影响关闭力大小的几个因素中以门锁为例,通过蒙特卡罗模拟得到车门装配过程中门锁位置误差的概率分布统计,然后在计算关闭力的数学模型中结合门锁位置装配误差,得到车门关闭力的概率分布结果,最后对样车进行关闭力测试,试验结果表明考虑装配误差的车门关闭力的计算精度明显提高。     

车门静态强度的有限元分析模拟

轿车门系统结构设计与优化是整车开发过程中的重要环节。车门的强度直接关系到整车在冲击、碰撞等载荷下的安全问题,车门结构静态强度的计算分析,在车门结构设计进程中非常重要。文中首先简要介绍了静态强度所涉及到的非线性有限元的基本理论,然后以某中高级轿车前车门为例,利用计算机辅助分析车门的静态强度,考虑变形的非线性因素,通过对车门的非线性有限元求解来分析车门强度,由计算所得到的车门强度性能指标来指导车门的结构设计。     

车门铰链倾角对车门关闭力影响的研究

汽车关闭力直接影响到整车质量的评价结果,它的好坏往往也反映了车门感知质量的优劣,而车门铰链倾角是影响关闭力的关键因素之一。在分析影响车门关闭力的各种影响因素的基础上,重点分析了铰链倾角对车门关闭力的影响。通过Adams仿真软件对各种倾角下关闭力进行仿真确定最佳倾角的参数。然后基于速度法测试车门关闭力构建物理试验平台,并且根据仿真确定参数的基础上在物理试验平台上进行试验,并最终确定车门关闭力最小时铰链倾角最佳参数值。     

Optimal door fitting with systematic fixture adjustment

A systematic approach is presented to obtain the best door gap quality through optimal door fitting in automobile body manufacturing. First, three indexes of gap quality are defined; they are: (1) door gap width deviation relative to design nominal; (2) door gap parallelism; and (3) car-to-car gap consistency. Then the door-fitting problem is formulated into a general constrained optimization problem. The effects of optimal door fitting on the three quality indexes are evaluated through computer simulation. These results provide a lower bound on the design of nominal door gap by considering process capability. Finally, a computer-aided fixture adjustment scheme is developed to orient a door in a body side opening to achieve the optimal fitting. The amount of adjustment, with the desired orientation obtained from optimization, is calculated based on parametrically modeled local surface features of the fixture and the door. The adequacy of door feature modeling is verified through a door-fitting experiment.     

基于正交试验的汽车覆盖件冲压工艺参数优化

将正交试验设计方法与冲压数值模拟相结合,综合评估了冲压过程中的压边力、摩擦系数、模具间隙和冲压速度等对汽车覆盖件冲压成形质量的影响,并确定优选的工艺参数组合.以汽车翼子板为例,建立了冲压件和模具的计算机辅助工程模型.运用正交试验方法进行仿真计算方案的设计,通过对仿真数据的方差等分析,找到了最优的工艺参数组合.所得结论对冲压工艺的设计具有指导意义.     

Structural identification based on optimally weighted modal residuals

The structural parameter estimation problem based on measured modal data is often formulated as a weighted least-squares problem in which modal residuals measuring the fit between experimental and model predicted modal properties are build up into a single weighted residuals metric using weighting factors. Standard optimisation techniques are then used to find the optimal values of the structural parameters that minimise the weighted residuals metric. Due to model error and measurement noise, the results of the optimisation are affected by the values assumed for the weighting factors. In this work, the parameter estimation problem is first formulated as a multi-objective identification problem for which all Pareto optimal structural parameter values are obtained, corresponding to all possible values of the weights. A Bayesian statistical framework is then used to rationally select the optimal values of the weights based on the measured modal data. It is shown that the optimal weight value for a group of modal properties is asymptotically, for large number of measured data, inversely proportional to the optimal value of the residuals of the modal group. A computationally efficient algorithm is proposed for simultaneously obtaining the optimal weight values and the corresponding optimal values of the structural parameters. The proposed framework is illustrated using simulated data from a multi-dof spring–mass chain structure. In particular, compared to conventional parameter estimation techniques that are based on pre-selected values of the weights, it is demonstrated that the optimal parameter values estimated by the proposed methodology are insensitive to large model errors or bad measured modal data.     

基于拓扑优化和Kriging模型的前中盾结构轻量化设计

前中盾是盾构机的重要部件,其结构尺寸大、服役环境复杂,因此,在保证结构强度的前提下进行轻量化设计至关重要。针对某型号泥水平衡盾构机的前中盾,通过拓扑优化和尺寸优化实现轻量化。对现有前中盾结构进行拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果进行二次设计;针对二次设计后的前中盾结构,构建尺寸优化模型,利用正交试验和方差分析筛选出对性能响应(前中盾质量、最大变形和最大应力)影响较大的结构参数作为设计变量,并通过最优拉丁超立方采样和有限元分析获得45组样本点,由此构建设计变量-性能响应隐式关系的Kriging代理模型;通过序列二次规划算法对前中盾尺寸优化模型进行求解获得最优的尺寸参数组合。验证结果表明,前中盾经过拓扑优化和尺寸优化后,质量减小约30 t,降幅达3.1%。     

Study of injection molding process simulation and mold design of automotive back door panel

Numerical simulation of the injection molding process of the outer panel of the automotive plastic rear door and mold design is presented here. Computer aided three-dimensional interactive application (CATIA) is employed to design the original automotive steel structure, and the modal and thermodynamic properties of the plastic back door outer panel are changed by changing the different injection materials of the back door outer panel. In order to efficiently design the panels, finite element analysis is used to verify whether the designed parts meet the mechanical properties requirements such as light weight, low fuel consumption, short production cycle, strong modeling design, high corrosion resistance and good recovery, the above main parameters have been evaluated, and the above main parameters are carried out evaluate. To simulate the injection molding process, computer aided engineering (CAE) software such as ANSYS and HyperWorks are used to analyze the back door of the selected material. After the numerical analysis, suitable material is selected, so that the modal and thermodynamic properties of the product could be satisfied as well as improved. Unigraphics NX (UG) is employed to design the convex and concave mold for the injection molding of the automobile’s plastic back door panel. Combined with the characteristics of the parts and the design requirements of the injection mold, the multi-scheme design of the pouring and cooling system is carried out. By comparing the effects of different gating and cooling systems on injection molding, the best gating and cooling system is selected. The artificial fish swarm algorithm is used to optimize the process parameters of the injection molding process, and the best combination of the injection molding process parameters of the outer panel of the rear door of the automobile is obtained.

     

重型牵引车驾驶室悬置与悬架参数的集成优化设计

针对汽车多变量集成优化平顺性和操纵稳定性的问题,以某重型车为研究对象,建立了带有驾驶室悬置和空气悬架的整车模型。以驾驶室悬置参数和悬架参数为变量,建立了多目标协同优化模型。利用理想参数修改法确定了6个最佳优化参数,运用响应面方法拟合出4个回归模型,并进行加权,得到优化目标的最优解和权重因子大小。与仅选择悬架参数进行优化设计的结果对比,集成优化后的驾驶室悬置与悬架参数更理想,平顺性和操纵稳定性改善较明显。