本文關(guān)鍵詞：基于回收再利用的多材料車身部件選材研究

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【摘要】：車身是汽車的重要組成部分，車身質(zhì)量約占整車自身重量的40%左右，汽車運行過程中約70%的燃料消耗在車身上，因此進(jìn)行車身輕量化研究對汽車的節(jié)能環(huán)保有重要意義。車身輕量化的三種途徑分別是選用輕質(zhì)材料、優(yōu)化結(jié)構(gòu)和進(jìn)行工藝革新，隨著材料技術(shù)和設(shè)計制造技術(shù)的進(jìn)步，車身材料不再是單一的低碳鋼材料，高強(qiáng)鋼、鎂合金、鋁合金及聚合物等輕量化材料越來越多的應(yīng)用到車身上，目前采用輕質(zhì)材料是車身輕量化研究的一個重要方向。 傳統(tǒng)的材料選擇主要從產(chǎn)品的功能性出發(fā)，，考慮材料的成本、性能和可制造性等，缺少對材料環(huán)保性的評價。針對回收再利用的設(shè)計指的是，在產(chǎn)品設(shè)計初期設(shè)計階段，充分考慮其零部件材料的回收可能性、回收價值和回收處理結(jié)構(gòu)工藝性等與回收再利用性有關(guān)的一系列問題，力求達(dá)到資源、能源的最大利用，實現(xiàn)最小的環(huán)境污染。設(shè)計師在進(jìn)行可回收再利用設(shè)計時面臨的最大挑戰(zhàn)在于設(shè)計目標(biāo)的多樣化，包括整合成本、產(chǎn)品功能、技術(shù)要求和產(chǎn)品的回收再利用性能等。為解決這一問題，本文通過采用模糊推理系統(tǒng)高效評價車身部件回收再利用性，同時運用多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行車身部件材料優(yōu)化匹配方法的研究，從而為車身部件選擇回收再利用性好的輕質(zhì)材料。該方法可以幫助設(shè)計者在產(chǎn)品概念設(shè)計階段綜合考慮車身部件質(zhì)量、功能性、回收再利用性，對部件的不同零件進(jìn)行最優(yōu)的材料選擇匹配。 在采用模糊推理系統(tǒng)評價車身部件回收再利用性方面，通過整理歸納已有參考文獻(xiàn)，采用評價回收再利用性參數(shù)——回收再利用值R作為本文評價車身部件回收再利用性的評價指標(biāo)，同時對影響R值的主要因素進(jìn)行了一定的分析，并利用模糊推理系統(tǒng)(FIS)進(jìn)行量化計算。 通過對不同材料組合的車身部件回收再利用值的計算，初步篩選出回收再利用值大的材料組合。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建考慮回收再利用性的車身部件多材料選擇優(yōu)化模型。在定義模型的優(yōu)化目標(biāo)時，考慮到計算回收再利用利潤設(shè)計變量眾多，本文提出了回收再利用經(jīng)濟(jì)性參數(shù),該參數(shù)代表車身部件回收價格與原價的比值。將回收再利用經(jīng)濟(jì)參數(shù)、R值、車身部件重量作為優(yōu)化目標(biāo)，部件的幾何尺寸和材料類型作為設(shè)計變量，構(gòu)建了考慮回收再利用性的車身部件多材料選擇優(yōu)化模型。模型的求解用到了EXCEL中的solver-XL工具，采用多目標(biāo)遺傳算法進(jìn)行多目標(biāo)求解。利用該方法，可以為車身(或子裝配體)的各個零件選擇最合適的材料，符合“合適的材料用在合適的部位”的設(shè)計思想。 本文以某款車門為例，在獲得車門內(nèi)外板材料組合方案后，建立車門有限元模型，通過對比分析原型車門和改進(jìn)型車門的基本性能以及質(zhì)量，驗證本文研究方法的可行性。因為評價車門好壞主要體現(xiàn)在車門的防撞性、密閉性和開合便利性三個方面，其中防撞性能最為重要，所以本文重點對材料替換前后的車門側(cè)碰安全性進(jìn)行了對比分析。通過對比分析，可知材料替換車門在性能上滿足要求。因此采用本文方法對多材料車身部件進(jìn)行材料選擇可以獲得更加優(yōu)化匹配的材料方案，既降低了車門重量，又保證了車門性能，對早期設(shè)計階段的車身輕量化設(shè)計和材料選擇具有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：車身輕量化 回收再利用設(shè)計 模糊推理系統(tǒng) 回收再利用值（R值）
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U463.82
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 論文研究背景10-11
• 1.2 面向汽車的回收再利用設(shè)計11-12
• 1.3 輕量化材料在車身選材中的應(yīng)用12-16
• 1.3.1 用于車身的輕量化材料12-15
• 1.3.2 多材料車身選材研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容、意義和研究方法16-20
• 第2章 車身部件回收再利用影響因素及其量化20-30
• 2.1 車身部件回收再利用影響因素分析20-23
• 2.2 車身部件回收再利用影響因素的量化23-29
• 2.2.1 車門部件回收再利用值 R 的計算23-27
• 2.2.2 車門部件回收再利用利潤的計算27-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第3章 考慮回收再利用的多材料車身部件選材優(yōu)化模型30-38
• 3.1 引言30-31
• 3.2 基于遺傳算法的多目標(biāo)優(yōu)化31-32
• 3.3 多材料車身部件選材優(yōu)化模型的構(gòu)建32-37
• 3.3.1 pareto 最優(yōu)解32-33
• 3.3.2 構(gòu)建多材料車身部件選材優(yōu)化模型33-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 選材方法在車門選材上的應(yīng)用38-46
• 4.1 引言38
• 4.2 多材料車門選材優(yōu)化模型的建立38-40
• 4.3 多材料車門選材優(yōu)化模型求解40-43
• 4.3.1 識別求解模型問題40-41
• 4.3.2 模型求解41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-46
• 第5章 選材方法在車門上的應(yīng)用驗證46-54
• 5.1 車門有限元模型的建立46-47
• 5.2 車門動靜態(tài)剛度分析47-49
• 5.3 車門側(cè)面碰撞仿真對比49-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第6章 總結(jié)與展望54-56
• 6.1 論文總結(jié)54-55
• 6.2 研究展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 作者簡介及科研成果60-61
• 作者簡介60
• 科研成果60-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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6 李永兵;李亞庭;樓銘;林忠欽;;轎車車身輕量化及其對連接技術(shù)的挑戰(zhàn)[J];機(jī)械工程學(xué)報;2012年18期

本文編號：1049920