針對(duì)工程優(yōu)化中,由于資源的限制最優(yōu)解通常處于約束邊界附近,而現(xiàn)有的約束優(yōu)化算法側(cè)重于約束機(jī)制處理而很少在約束邊界附近的搜索問(wèn)題,本文中提出兩步式約束粒子群優(yōu)化算法:第一步采用基于懲罰函數(shù)的粒子群算法尋優(yōu),采用速度重置指針避免尋優(yōu)陷入停滯;第二步采用子集約束邊界縮減方程獲取約束邊界信息,使用序列二次規(guī)劃進(jìn)行邊界局部搜索,最后對(duì)比兩步的結(jié)果以較優(yōu)值作為全局最優(yōu)解�？紤]側(cè)面碰撞和頂壓潰兩種工況,采用提出的改進(jìn)算法對(duì)某款燃料電池汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量?jī)?yōu)化,在保證結(jié)構(gòu)碰撞安全性的前提下,部分板件的輕量效果達(dá)10. 92%。 

【文章來(lái)源】：汽車(chē)工程. 2019,41(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1兩步式約束粒子群優(yōu)化算法流程圖

·94·汽車(chē)工程2019年(第41卷)第1期圖2燃料電池汽車(chē)整車(chē)有限元模型的轎車(chē)車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)流程主要包括以下4步。(1)建立仿真有限元模型，定義優(yōu)化目標(biāo)、約束和設(shè)計(jì)變量。整車(chē)有限元模型網(wǎng)格單元平均尺寸為10mm，單元總數(shù)為1038131，整車(chē)整備質(zhì)量為2090.9kg。根據(jù)法規(guī)GB20071—2006《汽車(chē)側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》建立整車(chē)側(cè)面碰撞有限元模型，如圖3所示。仿真時(shí)間為150ms，考察的性能指標(biāo)為:假人下肋骨最大變形量、B柱最大變形速度、車(chē)門(mén)最大變形速度、假人腹部作用力和假人盆骨作用力。選取與側(cè)面碰撞最為相關(guān)的15個(gè)零件的板厚作為設(shè)計(jì)變量，如圖4所示。圖3整車(chē)側(cè)面碰撞有限元模型圖415個(gè)板厚設(shè)計(jì)變量根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)FMVSS216的要求，建立車(chē)頂壓潰仿真模型，如圖5所示。選取的性能指標(biāo)為:壓力平板壓潰深度為127mm時(shí)壓力盤(pán)的作用力，經(jīng)過(guò)安全評(píng)價(jià)，該處頂壓反彈最大力不小于50kN。選取與頂壓潰相關(guān)的10個(gè)板件厚度作為設(shè)計(jì)變量，如圖6所示。圖5整車(chē)頂壓潰有限元模型圖6整車(chē)頂壓潰設(shè)計(jì)變量?jī)蓚�(gè)碰撞工況的優(yōu)化目標(biāo)為結(jié)構(gòu)質(zhì)量最輕，性能約束指標(biāo)如表2所示，共有25個(gè)設(shè)計(jì)變量。表2兩種工況的性能約束指標(biāo)工況設(shè)計(jì)變量性能指標(biāo)約束側(cè)面碰撞15假人下肋骨最大變形量/mm≤32B柱最大變形速度/(m·s－1)≤9車(chē)門(mén)最大變形速度/(m·s－1)≤9假人腹部作用力/kN≤1.5假人盆骨作用力/kN≤4頂壓潰10頂壓反彈最大力/kN≥50(2)在問(wèn)題設(shè)計(jì)空間中進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)有限元仿真得到輸出響應(yīng)，分別針對(duì)每個(gè)碰撞工況建立相應(yīng)的代理模型并檢驗(yàn)?

·94·汽車(chē)工程2019年(第41卷)第1期圖2燃料電池汽車(chē)整車(chē)有限元模型的轎車(chē)車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)流程主要包括以下4步。(1)建立仿真有限元模型，定義優(yōu)化目標(biāo)、約束和設(shè)計(jì)變量。整車(chē)有限元模型網(wǎng)格單元平均尺寸為10mm，單元總數(shù)為1038131，整車(chē)整備質(zhì)量為2090.9kg。根據(jù)法規(guī)GB20071—2006《汽車(chē)側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)》建立整車(chē)側(cè)面碰撞有限元模型，如圖3所示。仿真時(shí)間為150ms，考察的性能指標(biāo)為:假人下肋骨最大變形量、B柱最大變形速度、車(chē)門(mén)最大變形速度、假人腹部作用力和假人盆骨作用力。選取與側(cè)面碰撞最為相關(guān)的15個(gè)零件的板厚作為設(shè)計(jì)變量，如圖4所示。圖3整車(chē)側(cè)面碰撞有限元模型圖415個(gè)板厚設(shè)計(jì)變量根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)FMVSS216的要求，建立車(chē)頂壓潰仿真模型，如圖5所示。選取的性能指標(biāo)為:壓力平板壓潰深度為127mm時(shí)壓力盤(pán)的作用力，經(jīng)過(guò)安全評(píng)價(jià)，該處頂壓反彈最大力不小于50kN。選取與頂壓潰相關(guān)的10個(gè)板件厚度作為設(shè)計(jì)變量，如圖6所示。圖5整車(chē)頂壓潰有限元模型圖6整車(chē)頂壓潰設(shè)計(jì)變量?jī)蓚�(gè)碰撞工況的優(yōu)化目標(biāo)為結(jié)構(gòu)質(zhì)量最輕，性能約束指標(biāo)如表2所示，共有25個(gè)設(shè)計(jì)變量。表2兩種工況的性能約束指標(biāo)工況設(shè)計(jì)變量性能指標(biāo)約束側(cè)面碰撞15假人下肋骨最大變形量/mm≤32B柱最大變形速度/(m·s－1)≤9車(chē)門(mén)最大變形速度/(m·s－1)≤9假人腹部作用力/kN≤1.5假人盆骨作用力/kN≤4頂壓潰10頂壓反彈最大力/kN≥50(2)在問(wèn)題設(shè)計(jì)空間中進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)有限元仿真得到輸出響應(yīng)，分別針對(duì)每個(gè)碰撞工況建立相應(yīng)的代理模型并檢驗(yàn)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于過(guò)濾器技術(shù)的約束粒子群優(yōu)化算法[J]. 王祝,劉莉,龍騰,寇家勛.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(09)
[2]基于改進(jìn)二次粒子群算法的汽車(chē)零配件配載優(yōu)化[J]. 王向銀,劉堅(jiān),武春燕,于德介.  汽車(chē)工程. 2010(08)



本文編號(hào)：3125169