【摘要】：純電動轎車已成為汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向,由此帶來的諸多道路交通事故對其安全性能提出了越來越嚴(yán)格的要求。車身結(jié)構(gòu)作為影響汽車碰撞安全的重要因素,其耐撞性能的好壞直接關(guān)系到車內(nèi)乘員的傷害程度,故針對其進行優(yōu)化設(shè)計具有重要價值。然而,傳統(tǒng)的確定性優(yōu)化設(shè)計僅將設(shè)計變量視為固定值,并未考慮到設(shè)計變量的不確定性帶來的影響。當(dāng)工程實際中的大量不確定性因素導(dǎo)致設(shè)計變量產(chǎn)生波動時,所獲得的確定性優(yōu)化方案通常無法得到保障,因此需要進行不確定優(yōu)化設(shè)計�；谏鲜鲈�,本文采用確定性優(yōu)化設(shè)計及不確定性優(yōu)化設(shè)計(包含可靠性優(yōu)化設(shè)計、穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計)方法,對某純電動轎車的碰撞安全性能進行優(yōu)化。本文首先對車身結(jié)構(gòu)耐撞性的研究現(xiàn)狀進行了分析,隨后建立了某純電動轎車40%前部偏置碰撞的仿真模型,并對該模型進行了試驗驗證。結(jié)果表明:仿真結(jié)果與試驗結(jié)果的吻合程度較高,可以使用該模型代替實車試驗進行優(yōu)化設(shè)計。在所建立的仿真模型的基礎(chǔ)上,本文進行了結(jié)構(gòu)耐撞性的確定性優(yōu)化設(shè)計。為了提升近似模型的預(yù)測精度,本文使用最小二乘支持向量回歸(Least squares support vector regression,LSSVR)模型來擬合設(shè)計變量與輸出響應(yīng)之間的關(guān)系,同時使用粒子群優(yōu)化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)來優(yōu)化LSSVR模型的參數(shù)。隨后,本文使用非支配排序遺傳算法II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-II)進行優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化結(jié)果表明:相比于初始設(shè)計,關(guān)鍵件的質(zhì)量降低了10.44%,吸能提升了3.84%,同時車身的峰值減速度和防火墻侵入量也滿足了設(shè)計要求�；诖_定性優(yōu)化方案,本文進一步討論了設(shè)計變量的不確定性對優(yōu)化結(jié)果的影響。為了提升系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)健性,本文采用可靠性優(yōu)化及穩(wěn)健性優(yōu)化方法對該轎車的車身結(jié)構(gòu)進行不確定性優(yōu)化設(shè)計。通過比較不同的可靠度/穩(wěn)健度要求以及不同類型的穩(wěn)健性優(yōu)化模型所獲得的設(shè)計方案,本文從中選擇出最適宜作為工程應(yīng)用的最優(yōu)解,并通過有限元仿真對其進行了驗證。結(jié)果表明:雖然相比于確定性設(shè)計,不確定性設(shè)計在優(yōu)化目標(biāo)上略有下降,但優(yōu)化后的車身性能依然能夠滿足工程開發(fā)需求,同時系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)健性也有效地得到了保障。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

圖 1.2 40%前部可變性壁障偏置碰撞示意圖Fig 1.2 Sketch of 40% offset deformable barrier crash該試驗的基本要求如下[25]：（1）被試汽車與駕駛員一側(cè)發(fā)生碰撞，碰撞速度為1164 km/h；（2）被試汽車與壁障的重疊寬度應(yīng)保持在 40%車寬±20mm 范圍內(nèi)；（3）在被試汽車的前排每個座椅分別放置一個 Hybrid III 型第 50 百分位人，用以測量前排人員的受傷害情況。在第二排座椅最左側(cè)座位上放置一brid III 型第 5 百分位女性假人，用以測量第二排人員的受傷害情況。（4）試驗后對被試汽車的 A 柱、踏板和轉(zhuǎn)向管柱的變形量進行測量。圖 1.3 展示了某轎車在 C-NCAP 偏置碰試驗中的測試情況[26]。從圖中可，被試汽車在試驗后完全損毀，處于報廢狀態(tài)。同時，整個試驗過程需要量的前期準(zhǔn)備工作，人力和物力成本較高�？勺冃员谡�

圖 1.2 40%前部可變性壁障偏置碰撞示意圖Fig 1.2 Sketch of 40% offset deformable barrier crash驗的基本要求如下[25]：被試汽車與駕駛員一側(cè)發(fā)生碰撞，碰撞速度為1164 km/h；被試汽車與壁障的重疊寬度應(yīng)保持在 40%車寬±20mm 范圍內(nèi)在被試汽車的前排每個座椅分別放置一個 Hybrid III 型第 50 百以測量前排人員的受傷害情況。在第二排座椅最左側(cè)座位上放II 型第 5 百分位女性假人，用以測量第二排人員的受傷害情況試驗后對被試汽車的 A 柱、踏板和轉(zhuǎn)向管柱的變形量進行測量1.3 展示了某轎車在 C-NCAP 偏置碰試驗中的測試情況[26]。從圖汽車在試驗后完全損毀，處于報廢狀態(tài)。同時，整個試驗過程期準(zhǔn)備工作，人力和物力成本較高。64km/h可變性壁障

圖 2.1 2 因素 5 水平全因子試驗設(shè)計Full factorial design of 2 factors angonal Experimental Design, OED)其優(yōu)點是可以通過相對較少的采通過對 DOE 結(jié)果進行方差分析了方便設(shè)計者選取樣本點，挑選，而設(shè)計出來的滿足 OED 要求表 2.1 展示了 3 因子 2 水平正交表 2.1 3 因子 2 水平正交表 2.1 Orthogonal table of 3 factors and 2 驗號列A B C1 0 0 2 0 1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 錢立軍;宋佳;谷先廣;;基于行人小腿保護的保險杠結(jié)構(gòu)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計[J];中國機械工程;2015年07期

2 夏威鈞;于重重;劉載文;田嫦麗;;基于PSO-LSSVR的造紙企業(yè)能耗預(yù)測模型的研究[J];計算機測量與控制;2013年12期

3 王秋成;劉衛(wèi)國;葛東東;趙福全;李芳;;電動汽車直形收縮梁的輕量化設(shè)計與耐撞性分析[J];汽車安全與節(jié)能學(xué)報;2012年04期

4 崔杰;張維剛;常偉波;謝倫杰;;基于雙響應(yīng)面模型的碰撞安全性穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計[J];機械工程學(xué)報;2011年24期

5 陳志英;任遠;白廣忱;高陽;;粒子群優(yōu)化的Kriging近似模型及其在可靠性分析中的應(yīng)用[J];航空動力學(xué)報;2011年07期

6 徐志明;文孝強;孫媛媛;孫靈芳;;基于最小二乘支持向量回歸機的燃煤鍋爐結(jié)渣特性預(yù)測[J];中國電機工程學(xué)報;2009年17期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉蓉;城市住房價格PSO-LSSVR預(yù)測模型研究[D];重慶大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 唐愷;基于Kriging方法的結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化設(shè)計[D];沈陽航空航天大學(xué);2017年

2 陶澤;某微型純電動轎車正面碰撞安全仿真分析研究[D];湖南大學(xué);2016年

3 鄧青青;車輛結(jié)構(gòu)耐撞性的多目標(biāo)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計[D];湖南大學(xué);2016年

4 許偉;基于PSO-LSSVR優(yōu)化算法中文的互聯(lián)網(wǎng)金融收益率預(yù)測研究[D];蘭州大學(xué);2016年

5 熊元;新能源汽車全塑車身結(jié)構(gòu)及安全耐撞性能分析[D];北京化工大學(xué);2015年

6 董龍;汽車正面碰撞乘員約束系統(tǒng)仿真與穩(wěn)健優(yōu)化方法研究[D];浙江大學(xué);2014年

7 葛東東;電動汽車正面碰撞結(jié)構(gòu)耐撞性分析及優(yōu)化設(shè)計[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

8 裴磊;基于穩(wěn)健性優(yōu)化的乘員約束系統(tǒng)性能改進[D];湖南大學(xué);2011年

9 孫振東;電動汽車正面碰撞試驗技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2007年

本文編號：2783463