【摘要】：FSAE(Formula Society of Automotive Engineers)比賽,中文名為大學(xué)生方程式比賽,是一項(xiàng)面向?qū)ο鬄閷W(xué)生的方程式賽事。本課題研究目的在于FSAE賽車(chē)單體殼車(chē)身綜合性能提升。傳統(tǒng)的單體殼車(chē)身設(shè)計(jì)一直以一種“假設(shè)—分析—修改—比對(duì)—再設(shè)計(jì)”的流程進(jìn)行,設(shè)計(jì)效率較低且缺乏靈活性。另外傳統(tǒng)的車(chē)身材料碳纖維/鋁蜂窩層合板可設(shè)計(jì)性不強(qiáng),難以根據(jù)車(chē)身各區(qū)域工況差異進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文以HRT-17C賽車(chē)車(chē)身為研究對(duì)象,希望提出一種新型的應(yīng)用于單體殼的芯材,通過(guò)前期優(yōu)化以及后期針對(duì)工況設(shè)計(jì),最終應(yīng)用于單體殼車(chē)身。同時(shí)革新現(xiàn)有單體殼設(shè)計(jì)方法,提出一種基于FSAE賽車(chē)單體殼綜合性能的正向的車(chē)身鋪層設(shè)計(jì)方法,提高單體殼設(shè)計(jì)效率。本文點(diǎn)陣芯材單體殼車(chē)身優(yōu)化課題,主要從以下三個(gè)方面進(jìn)行:(1)論述了一種新型點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)芯材的加工、性能分析和優(yōu)化方法�；谇舵i組裝原理,設(shè)計(jì)并加工得到鋁合金材料金字塔點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)芯材。根據(jù)力學(xué)原理推導(dǎo)出了點(diǎn)陣芯材四種主要性能數(shù)學(xué)表達(dá),建立了比較完整的點(diǎn)陣芯材宏觀性能數(shù)學(xué)模型,為點(diǎn)陣芯材性能優(yōu)化提供了便利。建立點(diǎn)陣芯材性能優(yōu)化模型,分別通過(guò)單目標(biāo)性能優(yōu)化和多目標(biāo)性能優(yōu)化進(jìn)行分析,最終確立了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的最優(yōu)方案,此方案將應(yīng)用于下文單體殼車(chē)身。(2)分析了單體殼車(chē)身的6種工況并建立有限元模型進(jìn)行仿真。對(duì)單體殼車(chē)身6種工況(扭轉(zhuǎn)、彎曲、8字環(huán)繞、制動(dòng)剎車(chē)、彈射起步、自由模態(tài))的載荷條件進(jìn)行分析后,分別建立這六種工況的有限元仿真模型,分析了單體殼車(chē)身的應(yīng)力集中、車(chē)身應(yīng)變、單體殼彈性模態(tài)、車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度、車(chē)身彎曲剛度目標(biāo)響應(yīng)。并對(duì)其中扭轉(zhuǎn)剛度和最小固有頻率深入研究,分析在實(shí)際賽車(chē)工況下兩個(gè)響應(yīng)合理的約束值。(3)論述了一種對(duì)于單體殼車(chē)身整體性能優(yōu)化的鋪層方案正向設(shè)計(jì)方法。在上文單體殼車(chē)身仿真分析的基礎(chǔ)上,建立單體殼7種性能(扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度、最小固有頻率、單體殼質(zhì)量、三種極限工況車(chē)身強(qiáng)度)的求解模型。擬合這7種性能響應(yīng)的近似模型,并綜合求解速度和精度選擇,在車(chē)身綜合性能優(yōu)化中使用。對(duì)優(yōu)化求解得到的車(chē)身鋪層方案結(jié)果,考慮實(shí)際篩選Pareto非劣解,得到鋪層最優(yōu)方案,通過(guò)優(yōu)化前后響應(yīng)對(duì)比分析優(yōu)化有效性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U463.82;U469.696
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文緒 論的背景和意義大學(xué)生方程式比賽，創(chuàng)立于 1987 年，通常主辦方為對(duì)象主要為學(xué)生的方程式賽事[1]。FSAE 要求參賽事規(guī)則的前提下，自主開(kāi)發(fā)一臺(tái)小型的類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)性能由四項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)與五項(xiàng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)則以此來(lái)鼓勵(lì)原創(chuàng)設(shè)計(jì)和多樣化設(shè)計(jì)，如圖 1-1 所）的 HRT 賽車(chē)。

則以此來(lái)鼓勵(lì)原創(chuàng)設(shè)計(jì)和多樣化設(shè)計(jì)，如圖 1-1 所）的 HRT 賽車(chē)。圖 1-1 HRT 車(chē)隊(duì)賽車(chē)承載式車(chē)身主要分為鋼管桁架式和單體殼式。所謂）是一種承載式車(chē)身[2]，通常采用復(fù)合材料層合板制單體殼車(chē)身。不同于使用內(nèi)部框架來(lái)承載的桁架式面來(lái)承受載荷，這使其具有特殊優(yōu)勢(shì)：大面積密封量化特性顯著；慣性矩更大，扭轉(zhuǎn)剛度更高；高強(qiáng)面積更小，駕艙空間更大，空間利用率更高；減少車(chē)。

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