【摘要】：考慮到汽車工業(yè)急切的輕量化要求,碳纖維復合材料以其高比強度、高比剛度而受到越來越多的關(guān)注。后縱臂是汽車底盤的主要結(jié)構(gòu)之一,采用碳纖維復合材料設計可以有效地減重。然而碳纖維復合材料的應用也給其優(yōu)化設計過程帶來了很大的挑戰(zhàn),如復雜的多工況和大量的設計變量等。本文采用碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料,對某新能源汽車的底盤后縱臂零件進行輕量化設計。首先對碳纖維后縱臂進行了選材,并測定了選定的T700碳纖維/環(huán)氧樹脂的力學性能。其后對金屬后縱臂模型改形,以經(jīng)典的層合板理論為基礎,通過試錯法對離散變量的組合優(yōu)化,利用有限元分析方法獲得了優(yōu)化的后縱臂鋪層設計,其中失效分析采用Tsai-Wu張量強度準則。在保證剛度和強度不降低的前提下,碳纖維縱臂比原金屬件減重30%。證明應用專家經(jīng)驗初步設計并結(jié)合有限元分析的方法,碳纖維后縱臂設計可取得較好的效果,為新能源汽車底盤主承力結(jié)構(gòu)件采用先進復合材料進行輕量化設計與研究提供了有益的參考。然后,通過利用Python語言對ABAQUS二次開發(fā),針對各角度鋪層占比這個變量進行全局遍歷,通過搜索全局得出其有效解與最優(yōu)解。最后,為了解決多工況計算量大、運算時間長的問題,將基于樹的算法中的XGBoost、Dart、隨機森林這三種算法引入到各鋪層角度占比設計的計算中,同時平衡計算量和計算準確率兩者關(guān)系,分別在新工況計算量為0條和10條的情況下,Tsai-Wu因子的預測準確率可以達到96.3%和98.3%(與失效值1相比)。若將已有工況數(shù)據(jù)量減少一半,同時提高新工況計算量到40條,準確率可以達到95.0%(與失效值1相比)。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.1
【圖文】：

- 2 -(c) 碳纖維插電式混合動力艾瑞澤 7(c) Carbon-fiber plug-in hybrid ARRIZO圖 1-1 碳纖維復合材料在汽車上的應用Fig.1-1 The application of carbon fiber composites in automobile1.1.2 研究的目的與意義新能源汽車因電池自重大，進行底盤的輕量化設計，以期大幅度降低底盤自重、延長電池的續(xù)航里程顯得十分重要和迫切[6; 7]。目前可用來減輕汽車自重的輕質(zhì)材料除了傳統(tǒng)的鋁合金、鎂合金和鈦合金以外，還有應用愈加廣泛的復合材料。碳纖維增強復合材料以其出色的力學和物理性能，越來越多的應用于主承力結(jié)構(gòu)部件，同時這也是汽車底盤零部件輕量化發(fā)展的關(guān)鍵和方向。我國在利用碳纖維

合和板寬比的臨界屈曲載荷進行了最大化。通過識別全局兩種算法的性能。Zheng 等針對復合材料層合板設計與優(yōu)法過早收斂或收斂速度慢的問題，將多群體遺傳算法與自提出了一種改進的具有自適應算子的雙種群遺傳算法[30]。，建立基于 Patran 的初始有限元模型。并建立了基于 Tsa函數(shù)，優(yōu)化了層合板的層疊順序。Rao 等多重啟動引導算法，是一種混合元啟發(fā)式算法，綜合了流行的局部搜索算禁忌搜索）優(yōu)點的組合優(yōu)化算法，用于求解層合復合材料題[31]。主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排研究內(nèi)容的研究目標為上汽新能源汽車 EP11 底盤后縱臂，圖 1-2 為

【參考文獻】

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本文編號：2740620