【摘要】：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展導致能源問題、污染問題的日益嚴重,汽車輕量化與耐撞性設計已經(jīng)成為汽車工業(yè)在目前以及未來所面臨的重要問題。在汽車輕量化及耐撞性設計中,基于代理模型的優(yōu)化技術已經(jīng)成為一種重要的解決手段。然而傳統(tǒng)的基于代理模型的優(yōu)化方法在解決如汽車碰撞這類高速、大變形、高成本的高度非線性優(yōu)化問題仍面臨計算量大、優(yōu)化周期長、優(yōu)化精度差等問題。目前,以高效全局優(yōu)化算法(Efficient Global Optimization,簡稱EGO算法)為代表的高效算法的提出為解決此類問題提供了新方案,然而由于其采用串行計算的方式進行優(yōu)化,計算效率仍然無法滿足大部分汽車優(yōu)化問題的要求。隨著計算資源的日益豐富,并行計算為進一步提升EGO算法的優(yōu)化效率提供了新思路。為了解決以上問題,本文基于EGO算法進行了并行改進,提出一種適用于解決汽車輕量化及耐撞性優(yōu)化設計的并行EGO算法。該方法以多起點局部最優(yōu)策略作為并行策略,結合工程實際,對并行取點數(shù)量以及優(yōu)化終止條件進行控制。隨后,文章對并行后的EGO算法與經(jīng)典EGO算法進行數(shù)值測試分析,突出了改進后算法的優(yōu)勢以及實際應用價值。最后,采用本文提出的并行EGO算法對軋制差厚板帽型梁部件進行了優(yōu)化設計,使部件在質量不增加的基礎上明顯提高了其耐撞性。另外,由于在汽車輕量化及耐撞性設計中,大多數(shù)優(yōu)化問題屬于多目標問題,而目前對多目標EGO算法的研究,尤其是并行多目標EGO算法的研究尚少。因此,本文重點對Keane所提出的多目標EGO算法進行了深入研究,采用了“克里金信任”與多起點局部最優(yōu)兩種策略對算法進行并行改進,并針對算法所得Pareto解過少的缺點,采用了多目標遺傳算法(Nondominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA-II)進行外部嵌套。隨后,本文將兩種并行算法進行了數(shù)值算例的測試分析,并與原多目標EGO算法以及基于克里金(Kriging)模型的NSGA-II算法進行了對比分析,證明了改進后的算法具有更快的收斂速度且可以得到更均勻、多樣的Pareto解集。最后,本文將基于“克里金信任”策略的并行多目標EGO算法應用于兩個實際工程問題中,并取得良好的優(yōu)化結果。尤其是在基于軋制差厚板工藝下的汽車B柱的優(yōu)化設計中,取得了10.1%的減重效果以及12.8%的侵入量降低效果,進一步證明了本文所提出的算法的實際意義以及更加廣泛的應用前景。
【圖文】：

第1章 緒論究背景車工業(yè)一直在全球經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)中占據(jù)十分重要的地方，并且其發(fā)展程了一個國家工業(yè)水平。我國自建國以來便一直注重發(fā)展汽車工業(yè)，，我國汽車工業(yè)一直處于持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展形勢，汽車產(chǎn)銷量連續(xù)九一位，人均汽車保有量快速提升，已達到 0.15 輛/人[1]，據(jù)公安部統(tǒng)計017 年底，全國機動車保有量已達到 3.10 億輛，其中汽車 2.17 億輛，，全年增加 2304 萬輛，增長 11.85%。與此同時，2017 年，全國新量達到 153 萬輛，占汽車總量的 0.7%，較 2016 年增長了 24.02%[1能源汽車的保有量占世界的一半。雖然，我國汽車產(chǎn)銷量和保有量我國的汽車工業(yè)較歐美、日本等汽車強國來說還是有很大的差距，國到汽車強國進行轉變，我國還有很長的路要走。

全鋁車身結構，同一般的使用鋼材的車身相比車身重量油耗和減少排放的目的。寶馬 I3 純電動車的車身則采，其密度只有普通碳鋼的 1/4~1/5，但其抗拉強度卻是的 3~4 倍，機械性能優(yōu)于鋼材。這些先進材料的應用大大減輕了汽車的質量，提高了汽車的各方面的性能來越多的新結構如蜂窩夾層結構、泡沫結構、多胞結輕量化效果而在汽車領域得到了高度的重視[4-7]。在新elded Blanks, TWB)和軋制差厚板(Tailor Rolled Blank用[8,9]。TWB 是利用激光拼焊技術，將不同性能不同汽車各部件不同位置受力情況不同進行不同組合的焊達到輕量化的效果。TWB 已經(jīng)在汽車 B 柱，車門內1]。TRB 則是利用柔性軋制技術得到變截面厚度的板料，，使同一部件的不同位置因其所受載荷的不同而具備不利用材料，達到輕量化的效果[9]。除此之外，液壓成新工藝都因其獨特的輕量化效果而得到了不同程度的
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP18;U463.82

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本文編號：2631784