【摘要】：在現(xiàn)代汽車工業(yè)發(fā)展過(guò)程中,節(jié)能與安全已成為汽車設(shè)計(jì)的最基本要求。在保證汽車碰撞安全性的前提下,如何最大限度減輕整車質(zhì)量也已成為汽車領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在車輛結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中常采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)提升設(shè)計(jì)效率,降低開(kāi)發(fā)成本。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得整車仿真分析模型精度得到了極大提升,但是仿真效率降低了不少。因此,在汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)過(guò)程中,如何保證一定設(shè)計(jì)精度的同時(shí)最大限度提升優(yōu)化效率成為亟待解決的問(wèn)題。在幾何模型向有限元模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中,很多細(xì)節(jié)特征對(duì)最終的有限元分析結(jié)果影響極小,因此采用模型簡(jiǎn)化技術(shù)對(duì)幾何模型上的細(xì)節(jié)特征進(jìn)行處理可以有效減少有限元分析數(shù)據(jù)規(guī)模,提升計(jì)算效率。為了保證仿真模型使用過(guò)程中的可靠性,仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性,有必要對(duì)其精度進(jìn)行定量分析,模型驗(yàn)證和確認(rèn)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中,大量有限元仿真迭代仍然十分耗時(shí),通過(guò)對(duì)試驗(yàn)樣本點(diǎn)及其響應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合構(gòu)建近似模型,可以降低通過(guò)有限元模型獲取結(jié)構(gòu)性能響應(yīng)的時(shí)間,進(jìn)一步提高汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率,因此近似模型替代有限元仿真進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文圍繞上述內(nèi)容,進(jìn)行了以下三方面研究:1.在傳統(tǒng)有限元模型簡(jiǎn)化方法的基礎(chǔ)上,提出了面向分析的簡(jiǎn)化模型誤差預(yù)測(cè)方法。對(duì)簡(jiǎn)化模型進(jìn)行特征分析,并結(jié)合簡(jiǎn)化模型分析結(jié)果,利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練誤差評(píng)估系統(tǒng),使工程人員在進(jìn)行有限元分析前利用該系統(tǒng)快速、準(zhǔn)確地獲取抑制特征對(duì)分析結(jié)果的影響,為獲取精度更高的簡(jiǎn)化模型打好基礎(chǔ)。2.在汽車側(cè)面碰撞研究中,側(cè)面耐撞性最直觀的體現(xiàn)就是車門表面的變形。本文針對(duì)側(cè)碰仿真時(shí)汽車側(cè)圍結(jié)構(gòu)變形情況研究了面向變形曲面的模型確認(rèn)方法,并結(jié)合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型確認(rèn)方法,提出了面向汽車側(cè)碰仿真的模型確認(rèn)框架,使研究人員能夠更加全面地分析有限元模型仿真精度。3.基于仿真的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)需要通過(guò)近似建模技術(shù)來(lái)對(duì)高復(fù)雜度計(jì)算過(guò)程近似以減少計(jì)算時(shí)間,為優(yōu)化迭代過(guò)程提供支持。本文基于簡(jiǎn)化側(cè)碰仿真模型構(gòu)建了B柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化近似模型,考慮到簡(jiǎn)化模型仿真度與原始模型之間存在差異,通過(guò)原始高仿真度模型和簡(jiǎn)化低仿真度模型響應(yīng)差值對(duì)優(yōu)化約束進(jìn)行修正,提升了基于簡(jiǎn)化模型的B柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)精度。將上述內(nèi)容應(yīng)用到某款車B柱輕量化設(shè)計(jì)中,在保證優(yōu)化結(jié)構(gòu)具有良好耐撞性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了B柱輕量化。結(jié)果表明,應(yīng)用本文提出的方法能夠在保證模型精度的同時(shí)大大提高優(yōu)化效率。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U467.14
【圖文】：

商不斷縮短新車型開(kāi)發(fā)周期，降低研發(fā)成本[1]。此外，隨著人們對(duì)汽車關(guān)注，以及安全法規(guī)的日趨完善，汽車安全已成為汽車廠商及工程研的核心問(wèn)題。一款新車型開(kāi)發(fā)主要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：概念設(shè)計(jì)階段階段、產(chǎn)品驗(yàn)證與生產(chǎn)階段。汽車安全性分析貫穿于整個(gè)新車型開(kāi)發(fā)從概念設(shè)計(jì)階段的布置參數(shù)確定到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段整車安全性能評(píng)估都常，汽車安全性能會(huì)根據(jù)不同工況進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，如正面碰撞，偏置柱碰，側(cè)面移動(dòng)壁障碰撞，后碰，翻滾等。由于汽車側(cè)圍在發(fā)生側(cè)面碰前部、后部那樣的空間結(jié)構(gòu)變形吸收碰撞能量，因此，側(cè)圍是整車碰薄弱的區(qū)域，乘員也會(huì)因?yàn)榕c被撞側(cè)較近而受到更為強(qiáng)烈的沖擊載荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示也可證實(shí)這一結(jié)論：我國(guó)道路交通事故統(tǒng)計(jì)年報(bào)[3]顯示 2016年，我國(guó)由交通事故引發(fā)的人員傷亡數(shù)每年都有幾十萬(wàn)人，是全通事故死亡人數(shù)最多的國(guó)家之一。在所有的車輛交通事故中，側(cè)面碰撞生占比造成了 42%經(jīng)濟(jì)損失，是所有事故類型中造成損失最嚴(yán)重的一開(kāi)展汽車側(cè)面結(jié)構(gòu)耐撞性研究具有十分重要的意義。

圖 1.2 交通事故類型及其造成的損失占比Fig.1.2 The proportion of different crash types and losses目前，汽車安全性能研究方法大致可以分為物理樣車試驗(yàn)和有限元模型仿真兩種，如圖 1.3，圖 1.4 所示。樣車試驗(yàn)可以很好的模擬真實(shí)碰撞情況，是早期汽車耐撞性研究的主要方法，但試驗(yàn)法需要大量的時(shí)間和資金，不利于開(kāi)展汽車碰撞的深入研究。為了在汽車研發(fā)中降低開(kāi)發(fā)成本和縮短研發(fā)周期，工程研究人員開(kāi)始采用計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)模型來(lái)替代真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)。在八十年代末，我國(guó)許多企業(yè)開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)了具有國(guó)際先進(jìn)水平的 CAE系統(tǒng)軟件和硬件用于汽車設(shè)計(jì)研發(fā)[4]。國(guó)內(nèi)汽車廠商近些年在汽車安全系統(tǒng)的研發(fā)中也越來(lái)越重視運(yùn)用CAE仿真技術(shù)替代實(shí)車碰撞試驗(yàn)，從而可以在降低研發(fā)成本的同時(shí)提高研發(fā)效率與整車性能。然而，隨著碰撞有限元模型計(jì)算規(guī)模的日益龐大，同時(shí)在整車設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮更多的性能要求，導(dǎo)致 CAE 仿真效率不斷降低[5]。特別是在與汽車正碰相比，仿真工況更加復(fù)雜，仿真時(shí)間更長(zhǎng)的汽車側(cè)碰仿真研究中，有限元仿真不但對(duì)計(jì)算機(jī)能力的要求更高，也不利于進(jìn)一步開(kāi)展汽車側(cè)面碰撞研究。為了使

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2738377