發(fā)布時間：2020-05-09 10:41

【摘要】：車身輕量化是實現傳統(tǒng)能源汽車節(jié)能減排,提升新能源汽車續(xù)航里程的一條重要途徑,得到了工業(yè)界和學術界愈來愈多的關注和研究。概念設計階段是車身詳細設計的前期階段,需要在滿足整車性能的條件下完成車身結構的設計與優(yōu)化,為后期詳細階段提供可行的設計方案。概念設計階段在車身完整開發(fā)流程中有著極為重要的地位,此階段產生的設計缺陷,詳細設計階段很難彌補。傳統(tǒng)概念設計以逆向設計為主,產品設計過多地受制于標桿車的限制,無法實現整車性能最優(yōu)的車身結構設計。而且,企業(yè)難以形成自己的開發(fā)平臺、流程體系和運行機制。正向概念設計以車身整體性能最優(yōu)為導向,有利于實現更加徹底的車身輕量化,對我國自主品牌汽車實現技術創(chuàng)新、增強核心競爭力有著重要的推動作用。本文以實現車身正向概念輕量化設計為目的,并針對車身正向概念輕量化設計中的若干關鍵問題進行了較為深入且系統(tǒng)的研究。在介紹車身輕量化研究背景和重要意義的條件下,闡述了實現車身輕量化的主要途徑,總結了國內外車身輕量化和概念設計研究現狀,指出了車身正向概念輕量化設計重要的工程價值及理論意義。建立了車身概念結構模型,提出了車身概念結構分析方法,研究了全局尋優(yōu)求解算法,并在此基礎上提出了車身框架主斷面迭代求精優(yōu)化方法和流程。為了促進車身正向概念輕量化設計,開發(fā)了車身概念設計軟件系統(tǒng)。論文的主要內容如下:(1)建立了概念設計階段的車身簡化模型,并提出了車身概念結構分析方法。在滿足概念設計階段精度的要求下,為快速有效地實現車身概念結構建模,將車身結構簡化為半剛性空間框架結構。針對該結構,提出了可以實現精確靜力學和動力學分析的傳遞剛度矩陣法。從剛性梁單元運動控制微分方程導出精確的靜態(tài)、動態(tài)剛度矩陣,并縮減了半剛性梁單元的內部節(jié)點自由度,為后文車身結構優(yōu)化提供了精確而快速的結構分析方法。(2)提出了改良和集成的全局尋優(yōu)算法。鑒于傳統(tǒng)遺傳算法借助懲罰函數法求解約束優(yōu)化問題時懲罰參數難于設置,提出了無需懲罰參數處理約束的方法。并利用MATLAB并行計算技術,對遺傳算法進行了并行化處理。提出了能夠有效求解包含連續(xù)變量、離散變量、單目標、多目標、無約束及約束優(yōu)化問題的并行無懲罰參數的遺傳算法,顯著提高了遺傳算法的探索能力、挖掘能力及對二者的平衡能力,增強了遺傳算法的收斂性能、全局尋優(yōu)性能及集成性能。(3)提出了車身框架主斷面正向概念優(yōu)化設計方法與流程。對車身框架主斷面進行了尺寸優(yōu)化與形狀優(yōu)化,利用本文提出的車身概念結構分析方法求解了車身概念結構精確的彎曲剛度、扭轉剛度及一階自由振動頻率,并考慮了四項關鍵的工藝要求,對概念車身進行了輕量化設計。在尺寸優(yōu)化與形狀優(yōu)化的基礎上,提出了車身框架主斷面迭代求精設計方法與流程,從線框模型出發(fā),歷經四個層級的優(yōu)化,實現車身框架主斷面從無到有,從粗糙到詳細的設計。為了進一步實現車身輕量化,研究了多材料設計中的材料選擇和替代問題,探究了考慮剛度要求的鋁合金薄壁梁截面優(yōu)化方法。(4)開發(fā)了車身概念設計軟件系統(tǒng),并驗證了該系統(tǒng)的實用性�；贛ATLAB環(huán)境,利用面向對象的軟件開發(fā)方法,對本文提出的車身概念結構分析方法,改良和集成的遺傳算法,及車身框架主斷面迭代求精設計方法進行了軟件實現,開發(fā)了一款“輕量化”且使用方便的軟件工具。詳細介紹了該軟件的架構,各個子模塊,類之間的關系,接口數據格式及輸出文件。并借助該軟件分別對普通轎車及客車進行了結構分析,證實了該系統(tǒng)能夠有效促進車身正向概念設計。
【圖文】：

圖 1.9 車身典型激光拼焊構件不等厚度軋制板工藝技術是在軋制過程中，，利用計算機實時控制來自動和連續(xù)地調節(jié)軋輥間距，從而獲取軋制方向板材厚度連續(xù)、均勻變化的板材[118]。與 TWB 鋼板相比，TRB 鋼板僅為同一鋼種，寬度不能太寬，更適合制造梁類零部件。

全新奧迪A8的14種連接工藝
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.82

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