在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,動(dòng)剛度、疲勞強(qiáng)度等振動(dòng)響應(yīng)性能一般作為設(shè)計(jì)后期校核指標(biāo)。事實(shí)上,結(jié)構(gòu)基本形式確定以后,其性能可優(yōu)化空間十分有限,尤其是應(yīng)用彈性模量及屈服強(qiáng)度較低的輕質(zhì)鋁合金進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)時(shí),其振動(dòng)響應(yīng)性能在設(shè)計(jì)后期的提升一般以結(jié)構(gòu)重量增加為代價(jià),且不一定有良好的提升效果。因此,在設(shè)計(jì)前期,除了靜態(tài)性能要求,有必要考慮振動(dòng)響應(yīng)性能要求進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),為后期振動(dòng)響應(yīng)性能及輕量化效果的提升奠定良好的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本文考慮簡(jiǎn)諧振動(dòng)響應(yīng)性能進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì),重點(diǎn)研究其精度、效率以及較高頻率激勵(lì)下拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果不合理等問(wèn)題;同時(shí),研究拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的多目標(biāo)規(guī)劃方法,在已有正向設(shè)計(jì)體系上結(jié)合簡(jiǎn)諧響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)進(jìn)行鋁合金副車(chē)架開(kāi)發(fā)。(1)針對(duì)簡(jiǎn)諧響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化的精度、效率問(wèn)題,對(duì)比模態(tài)加速度法與模態(tài)位移法的效率及精度,選擇模態(tài)加速度法進(jìn)行優(yōu)化問(wèn)題的響應(yīng)分析,基于Optistruct的SIMP材料插值模型和梯度尋優(yōu)算法,以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)為對(duì)象進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并與以模態(tài)頻率或靜剛度為目標(biāo)的間接優(yōu)化方案進(jìn)行對(duì)比,突出該優(yōu)化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。(2)重點(diǎn)研究高頻簡(jiǎn)諧激勵(lì)下拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果不清晰、剛度差的問(wèn)題成因,在已有研究基礎(chǔ)上提出以體積分?jǐn)?shù)和低頻振動(dòng)位移響應(yīng)幅值為約束、以高頻振動(dòng)位移響應(yīng)幅值最小化為目標(biāo)的改進(jìn)思路,并應(yīng)用于頻段簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題,為考慮較高頻率振動(dòng)響應(yīng)性能進(jìn)行正向設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。(3)基于折衷規(guī)劃法進(jìn)行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化,研究子目標(biāo)權(quán)重對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響,利用層次—變異系數(shù)復(fù)合賦權(quán)法代替經(jīng)驗(yàn)賦權(quán)法,基于Excel函數(shù)庫(kù)和VBA程序開(kāi)發(fā)功能創(chuàng)建Excel權(quán)重計(jì)算模塊,實(shí)現(xiàn)權(quán)重計(jì)算的程序化。(4)基于上述研究,考慮副車(chē)架極限承載及關(guān)鍵位置振動(dòng)響應(yīng)能力,以車(chē)身安裝點(diǎn)動(dòng)態(tài)剛度、典型工況靜強(qiáng)度及輕量化要求為設(shè)計(jì)目標(biāo),對(duì)標(biāo)某款寶馬轎車(chē)鋁合金副車(chē)架,建立副車(chē)架拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)流程,完成鋁合金副車(chē)架正向設(shè)計(jì)及性能分析,結(jié)果表明,正向設(shè)計(jì)的副車(chē)架基本性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,且動(dòng)態(tài)剛度與對(duì)標(biāo)產(chǎn)品相當(dāng),重量減輕3%,為簡(jiǎn)諧響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化方法的工程可行性提供實(shí)踐例證,也為應(yīng)用鋁合金實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化提供設(shè)計(jì)參考。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TH122;U463.324
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要符號(hào)表
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進(jìn)展
        1.2.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化
        1.2.2 基于折衷規(guī)劃的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化
        1.2.3 鋁合金汽車(chē)零部件的應(yīng)用研究
    1.3 課題來(lái)源及研究?jī)?nèi)容
    1.4 研究技術(shù)路線(xiàn)
第二章 簡(jiǎn)諧響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化研究及應(yīng)用
    2.1 簡(jiǎn)諧振動(dòng)理論
        2.1.1 單自由度系統(tǒng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)
        2.1.2 多自由度系統(tǒng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)
    2.2 簡(jiǎn)諧響應(yīng)分析方法
        2.2.1 模態(tài)位移法
        2.2.2 模態(tài)加速度法
        2.2.4 不同分析方法對(duì)比
    2.3 拓?fù)鋬?yōu)化模型理論
        2.3.1 SIMP材料插值模型
        2.3.2 求解策略
        2.3.3 Optistruct拓?fù)鋬?yōu)化流程
    2.4 簡(jiǎn)諧響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化方法應(yīng)用
        2.4.1 優(yōu)化函數(shù)模型
        2.4.2 應(yīng)用實(shí)例
        2.4.3 應(yīng)用效果對(duì)比驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第三章 高頻簡(jiǎn)諧響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化的問(wèn)題分析及改進(jìn)
    3.1 某一高頻激勵(lì)下的拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)例
    3.2 優(yōu)化結(jié)果不合理的原因剖析
    3.3 改進(jìn)方法及驗(yàn)證
    3.4 頻段激勵(lì)下的拓?fù)鋬?yōu)化
        3.4.1 優(yōu)化函數(shù)模型
        3.4.2 應(yīng)用實(shí)例
    3.5 本章小結(jié)
第四章 綜合賦權(quán)法在多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化中的應(yīng)用
    4.1 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題
        4.1.1 多目標(biāo)設(shè)計(jì)問(wèn)題概述
        4.1.2 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題求解策略
    4.2 基于折衷規(guī)劃法的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化
        4.2.1 基本優(yōu)化流程
        4.2.2 權(quán)重組合的影響
        4.2.3 賦權(quán)方法計(jì)算原理
        4.2.4 賦權(quán)方法應(yīng)用
        4.2.5 Excel權(quán)重計(jì)算程序
    4.3 本章小結(jié)
第五章 簡(jiǎn)諧響應(yīng)拓?fù)鋬?yōu)化在鋁合金副車(chē)架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
    5.1 副車(chē)架設(shè)計(jì)概述
        5.1.1 副車(chē)架設(shè)計(jì)要求
        5.1.2 副車(chē)架動(dòng)剛度分析方法
    5.2 鋁合金副車(chē)架多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)
        5.2.1 副車(chē)架拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)流程
        5.2.2 拓?fù)淇臻g定義
        5.2.3 靜態(tài)拓?fù)涔r
        5.2.4 動(dòng)態(tài)拓?fù)涔r
        5.2.5 優(yōu)化問(wèn)題建模
        5.2.6 單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化
        5.2.7 權(quán)重計(jì)算
        5.2.8 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果
    5.3 鋁合金副車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能校核
        5.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.3.2 基本性能分析
    5.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件

【參考文獻(xiàn)】

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