本文關(guān)鍵詞：基于PSI方法的多材料車身選材研究

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【摘要】：車身是汽車的重要組成部分,承載式車身質(zhì)量占整車質(zhì)量的40%~60%。車身輕量化是汽車節(jié)約能耗、提高燃油經(jīng)濟性、減少尾氣排放的有效手段。當前,實現(xiàn)車身輕量化的途徑主要包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運用先進制造工藝以及采用輕量化材料。優(yōu)質(zhì)輕量化材料的不斷出現(xiàn)及制造工藝的不斷革新,使得輕量化材料在車身上的應用范圍逐年擴大。要以最小的代價獲取最大的輕量化效果,就必須在滿足零部件性能要求的前提下,在輕量化和材料屬性、成本、工藝性及其它制約因素中找到一個最佳的契合點。相對于由單一材料構(gòu)成的汽車車身而言,多材料車身可以充分發(fā)揮不同材料的性能優(yōu)勢,兼顧各方面的設計要求�！岸嗖牧辖M合的輕量化結(jié)構(gòu)和合適的材料用在合適的部位”已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車車身設計的主要發(fā)展方向之一。因此,為多材料車身尋求合適的選材方法成為多材料車身設計開發(fā)的一個重要科學問題。對于大多數(shù)用于材料選擇的多屬性決策方法,往往需要設計者確定不同材料屬性之間的相對權(quán)重關(guān)系,這會給選材結(jié)果帶來不確定性。而PSI(Preference Selection Index Method,偏好指數(shù)選擇法)方法不需要確定材料的屬性權(quán)重,這使其更適合于同時考慮多種因素及多種材料的車身選材研究。本文基于PSI方法,綜合考慮成本、重量、工藝性、安全性以及環(huán)保性等多方面的因素,進行多材料車身選材研究,實現(xiàn)車身綜合性能的優(yōu)化。具體工作如下:(1)詳細闡述了PSI方法的實現(xiàn)步驟和計算流程。無需考慮權(quán)重是PSI方法解決多屬性決策問題的優(yōu)勢所在,在基于PSI方法進行多材料車身選材研究的過程中,通過計算每一種備選材料的最終偏好指數(shù)(iI),并對所求得的數(shù)值進行排序,最終偏好指數(shù)(iI)最高的備選材料被認為是最優(yōu)選擇。(2)確定了車身備選材料及評價標準。首先確定了16種備選材料,包括:Q235鋼、35號鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼(40Cr)、超低碳BH鋼、雙相鋼(500DP)、低合金高強度鋼(HSLA460)、奧氏體不銹鋼(0Cr18Ni9)、馬氏體鋼(AISI410)、鋁合金AL5050、鋁合金AL6010、鎂合金、鈦合金、高強度碳纖維復合材料、高強度玻璃纖維復合材料、超高分子量聚乙烯、芳綸-鋁合金層板超混雜復合材料。同時確定了較為全面的選材評價標準,評價指標包含6大部分,分別是材料的固有屬性、制造工藝性、安全性、耐久性、環(huán)保性和回收性。(3)以某轎車車門為例進行多材料車身選材研究,通過查閱資料文獻、問卷調(diào)查、仿真分析等一系列手段,獲得選材評價標準中各個指標的相關(guān)數(shù)據(jù),實現(xiàn)評價標準各屬性的量化,最終確定車門各部件的選材決策矩陣。利用MATLAB編程實現(xiàn)PSI方法的計算流程,以選材決策矩陣為基礎(chǔ)進行車門部件選材,最后求出每一種備選材料的最終偏好指數(shù)(iI),得出選材結(jié)果。(4)選材結(jié)果的仿真驗證。建立車門部件有限元模型,對選材前后車門部件的質(zhì)量、成本以及基本性能進行分析和對比,驗證本文選材方法的有效性。通過對比發(fā)現(xiàn),運用PSI方法進行多材料車身選材可以獲得更加合適的材料匹配方案,保證車門性能的同時也降低了車門質(zhì)量,實現(xiàn)了車門綜合性能的優(yōu)化。本文選材方法適用于車身主要零部件,進一步豐富了多材料車身設計方法的研究。
【關(guān)鍵詞】：車身輕量化 PSI 多材料車身 多材料選擇 評價標準
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.82
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 論文研究背景11-12
• 1.2 多材料車身選材研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 MADM及PSI概述14-17
• 1.3.1 MADM（Multiple Attribute Decision Making）概述14
• 1.3.2 PSI（Preference Selection Index Method）概述14-17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容、意義和研究方法17-19
• 第2章 車身備選材料及評價標準的確定19-29
• 2.1 車身備選材料的確定19-24
• 2.1.1 輕量化材料19-24
• 2.1.2 車身備選材料的確定24
• 2.2 車身選材評價標準的確定24-27
• 2.3 本章小結(jié)27-29
• 第3章 車門部件生命周期評價研究29-43
• 3.1 引言29-30
• 3.2 車門部件生命周期評價30-42
• 3.2.1 車門外板生命周期評價30-33
• 3.2.2 車門內(nèi)板生命周期評價33-37
• 3.2.3 車門防撞梁生命周期評價37-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 基于PSI方法的多材料車門選材43-63
• 4.1 引言43
• 4.2 車門部件選材決策矩陣的建立43-49
• 4.2.1 車門外板選材決策矩陣的建立43-45
• 4.2.2 車門內(nèi)板選材決策矩陣的建立45-47
• 4.2.3 車門防撞梁選材決策矩陣的建立47-49
• 4.3 車門部件選材決策矩陣的標準化49-54
• 4.3.1 車門外板選材決策矩陣的標準化49-51
• 4.3.2 車門內(nèi)板選材決策矩陣的標準化51-53
• 4.3.3 車門防撞梁選材決策矩陣的標準化53-54
• 4.4 基于MATLAB編程實現(xiàn)PSI計算流程54-55
• 4.5 選材結(jié)果55-61
• 4.5.1 車門外板選材結(jié)果55-57
• 4.5.2 車門內(nèi)板選材結(jié)果57-59
• 4.5.3 車門防撞梁選材結(jié)果59-61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第5章 基于PSI方法的車門選材結(jié)果仿真驗證63-81
• 5.1 車門部件有限元模型的建立63-66
• 5.2 車門剛度分析66-70
• 5.2.1 車門下沉剛度66-67
• 5.2.2 車門側(cè)向剛度67-69
• 5.2.3 車門剛度分析結(jié)果69-70
• 5.3 車門模態(tài)分析70-73
• 5.3.1 車門模態(tài)分析70-72
• 5.3.2 車門模態(tài)分析結(jié)果72-73
• 5.4 車門抗撞性分析73-78
• 5.4.1 車門碰撞有限元模型的建立73
• 5.4.2 車門碰撞接觸的定義73-74
• 5.4.3 車門碰撞工況設定74
• 5.4.4 車門碰撞結(jié)果分析74-78
• 5.5 車門材料組合方案的確定78-79
• 5.6 本章小結(jié)79-81
• 第6章 全文總結(jié)與展望81-83
• 6.1 論文總結(jié)81-82
• 6.2 論文展望82-83
• 參考文獻83-89
• 附錄89-91
• 作者簡介及科研成果91-93
• 致謝93

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