本文關(guān)鍵詞：基于區(qū)域分析及可視化模型的車身框架優(yōu)化研究

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【摘要】：車身是整車中的重要組成部分,車身開發(fā)在整車開發(fā)流程中占據(jù)著主導(dǎo)地位,其性能對(duì)整車性能有很大影響。車身框架結(jié)構(gòu)由梁和接頭組成,作為車身結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),承擔(dān)著車身的主要載荷。因此,對(duì)車身框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究對(duì)于提高車身性能顯得尤為重要。目前的車身剛度計(jì)算和評(píng)價(jià)方法反映的只是整體剛度數(shù)值和大梁門檻的變形曲線,難以評(píng)價(jià)剛度匹配特性和各區(qū)域?qū)嚿淼呢暙I(xiàn),針對(duì)這一的問(wèn)題,以各個(gè)區(qū)域的應(yīng)變能和應(yīng)變能密度為分析對(duì)象,構(gòu)建基于區(qū)域貢獻(xiàn)量的剛度評(píng)價(jià)分析方法。同時(shí),用區(qū)域靈敏度來(lái)分析各個(gè)區(qū)域?qū)τ谡w性能參數(shù)的影響大小。結(jié)合區(qū)域貢獻(xiàn)量和區(qū)域靈敏度來(lái)綜合評(píng)價(jià)車身剛度匹配特性。將車身框架結(jié)構(gòu)劃分成接頭和梁等區(qū)域,計(jì)算各個(gè)區(qū)域在剛度工況、自由模態(tài)下的剛度貢獻(xiàn)量、材料貢獻(xiàn)量以及區(qū)域靈敏度。為形象直觀地分析區(qū)域貢獻(xiàn)量以及區(qū)域靈敏度分析結(jié)果,建立管道可視化模型,將數(shù)值可視化。詳細(xì)介紹了可視化模型的構(gòu)建方法,并總結(jié)基于區(qū)域分析結(jié)果可視化模型的構(gòu)建流程,為后續(xù)的可視化顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。通過(guò)數(shù)值可視化,能將工程師從繁雜的數(shù)據(jù)分析中解脫出來(lái),非常直觀的分析計(jì)算結(jié)果。通過(guò)二次開發(fā),建立基于UG平臺(tái)的可視化顯示系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)的提取,自動(dòng)生成各個(gè)工況下的區(qū)域貢獻(xiàn)量以及區(qū)域靈敏度可視化模型,通過(guò)可視化模型分析總結(jié)車身的剛度匹配特性,并提出結(jié)構(gòu)修改建議。該可視化顯示系統(tǒng)集成于UG中,方便車身設(shè)計(jì)工程師對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果的查看,分析車身的剛度匹配特性,發(fā)現(xiàn)并分析問(wèn)題,對(duì)車身結(jié)構(gòu)的合理匹配提供指導(dǎo),具有工程應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)之前的分析,選取車身接頭關(guān)鍵區(qū)域?yàn)閮?yōu)化對(duì)象,建立同一區(qū)域的不同零件厚度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,以區(qū)域厚度為設(shè)計(jì)變量,剛度和模態(tài)頻率為約束,白車身質(zhì)量最小為目標(biāo)。通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)構(gòu)建近似模型,利用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合優(yōu)化結(jié)果和工程實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改,最終,在白車身總質(zhì)量小幅度增加的情況下,車身剛度、模態(tài)性能均有不同程度的提高。對(duì)比了優(yōu)化前后扭轉(zhuǎn)工況下的各個(gè)區(qū)域的剛度貢獻(xiàn)量和材料貢獻(xiàn)量,結(jié)果表明優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)剛度匹配更加合理。
【關(guān)鍵詞】：車身框架結(jié)構(gòu) 剛度匹配 區(qū)域貢獻(xiàn)量 區(qū)域靈敏度 可視化 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-20
• 1.1 課題的研究背景與意義14-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 車身框架結(jié)構(gòu)相關(guān)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 車身結(jié)構(gòu)剛度匹配研究現(xiàn)狀17
• 1.2.3 科學(xué)計(jì)算可視化研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本文研究思路與內(nèi)容19-20
• 第2章 基于區(qū)域貢獻(xiàn)量與區(qū)域靈敏度的車身關(guān)鍵部位性能評(píng)價(jià)20-41
• 2.1 引言20
• 2.2 目前車身剛度計(jì)算方法和評(píng)價(jià)原則20-22
• 2.2.1 車身扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算以及剛度特性評(píng)價(jià)20-21
• 2.2.2 車身彎曲剛度計(jì)算以及剛度特性評(píng)價(jià)21-22
• 2.3 基于應(yīng)變能的區(qū)域貢獻(xiàn)量定義22-24
• 2.3.1 靜態(tài)載荷下應(yīng)變能22
• 2.3.2 模態(tài)應(yīng)變能22-23
• 2.3.3 車身結(jié)構(gòu)剛度貢獻(xiàn)量23-24
• 2.3.4 車身結(jié)構(gòu)材料貢獻(xiàn)量24
• 2.4 區(qū)域靈敏度定義24-28
• 2.4.1 靈敏度分析理論24-26
• 2.4.2 區(qū)域靈敏度26-28
• 2.5 車身靜態(tài)、動(dòng)態(tài)區(qū)域貢獻(xiàn)量與區(qū)域靈敏度計(jì)算28-40
• 2.5.1 車身有限元模型建立與框架區(qū)域劃分28-33
• 2.5.2 扭轉(zhuǎn)工況下區(qū)域貢獻(xiàn)量與靈敏度計(jì)算33-35
• 2.5.3 彎曲工況下區(qū)域貢獻(xiàn)量與靈敏度計(jì)算35-37
• 2.5.4 模態(tài)區(qū)域貢獻(xiàn)量與靈敏度計(jì)算37-40
• 2.6 本章小結(jié)40-41
• 第3章 基于區(qū)域分析的框架可視化模型構(gòu)建方法41-52
• 3.1 引言41
• 3.2 可視化技術(shù)理論41-44
• 3.2.1 可視化內(nèi)容與基本流程41-42
• 3.2.2 數(shù)據(jù)類型處理42-44
• 3.3 可視化模型構(gòu)建方法44-49
• 3.3.1 模型位置確定與區(qū)域類型劃分44-47
• 3.3.2 模型直徑確定47
• 3.3.3 模型顏色確定47-49
• 3.3.4 過(guò)渡區(qū)域設(shè)置49
• 3.4 基于區(qū)域分析的可視化流程49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第4章 可視化模型顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與車身性能評(píng)價(jià)52-69
• 4.1 引言52
• 4.2 UG以及二次開發(fā)簡(jiǎn)介52-54
• 4.2.1 UG簡(jiǎn)介52-53
• 4.2.2 UG二次開發(fā)53-54
• 4.3 可視化模型顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)54-61
• 4.3.1 基于Open grip的可視化系統(tǒng)的開發(fā)流程54-55
• 4.3.2 可視化模型顯示系統(tǒng)開發(fā)55-60
• 4.3.3 可視化顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線60-61
• 4.4 車身靜態(tài)、動(dòng)態(tài)區(qū)域分析可視化以及性能評(píng)價(jià)61-68
• 4.4.1 扭轉(zhuǎn)工況61-62
• 4.4.2 整車彎曲工況62-64
• 4.4.3 自由模態(tài)64-67
• 4.4.4 車身結(jié)構(gòu)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能綜合評(píng)價(jià)67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-69
• 第5章 車身框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)69-80
• 5.1 引言69
• 5.2 車身框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化69-75
• 5.2.1 優(yōu)化模型定義69-71
• 5.2.2 基于拉丁超立方的Kriging近似模型71-74
• 5.2.3 優(yōu)化過(guò)程與結(jié)果74-75
• 5.3 優(yōu)化結(jié)果分析與結(jié)構(gòu)修改75-76
• 5.4 優(yōu)化前后對(duì)比分析76-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論與展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 附錄 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

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