自動(dòng)概念模型的優(yōu)化及客車的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)
Automatic concept model generation for optimisation and robust design of passenger cars
摘要
一套完全自動(dòng)化的關(guān)于白車身的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的方法呈現(xiàn)出來了。所謂白車身即沒有車窗的封閉結(jié)構(gòu)車身。在優(yōu)化循環(huán)中包含一下幾個(gè)步驟：完全參數(shù)化設(shè)計(jì)創(chuàng)作；自動(dòng)撲捉和模擬匯編；并行計(jì)算和評價(jià)。為達(dá)到這些目的，需組合使用以下幾個(gè)應(yīng)用軟件：SFE concept, Hypermesh, Perl, Matlab, and Radioss。最優(yōu)化由遺傳運(yùn)算法則來引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，該法則能理想地解決由于空間過大而不腀@溝姿巡櫚奈侍?。该方法的立足甸`竊諂檔囊桓鑾氨Ｏ嶄苣謐榻Ｐ?，覉A牧蝦托巫次瀋杓票淞俊�


關(guān)鍵詞：汽車工程學(xué)，結(jié)構(gòu)最優(yōu)化，超臨界流體的概念，遺傳運(yùn)算法則，有限元法，參數(shù)模型，靈敏度分析


1. 導(dǎo)言
客車的發(fā)展是一個(gè)多學(xué)科的任務(wù)。車輛必須滿足多種屬性的要求，比如安全性，動(dòng)力學(xué)，靜力學(xué)，NVH（振動(dòng)及噪聲）等。許多研究這些屬性的工具是已經(jīng)被確定的了。這些工具持續(xù)更新的重點(diǎn)是為了縮短生產(chǎn)周期和減小競爭壓力。由于車身外形輪廓的大幅縮小，發(fā)展的進(jìn)程被許多方法所引導(dǎo)。模型的產(chǎn)生除了需要大量的工作時(shí)間外，這些屬性還對參數(shù)的變更特別的敏感，比如材料的檔次，儀表材料，裝配工序和點(diǎn)焊性能。
本課題在汽車工程領(lǐng)域的研究重點(diǎn)在于正確部署數(shù)值最優(yōu)化技術(shù)，包括參數(shù)，外形和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化[1–5]。在此有限元模型在采用改裝網(wǎng)格的基礎(chǔ)上擴(kuò)大和/或變形算法。隨機(jī)模擬與非線性優(yōu)化相結(jié)合，以支持汽車設(shè)計(jì)過程[1–3]。
對于未來幾年的優(yōu)化任務(wù)，將擴(kuò)大至下列活動(dòng)：形狀和拓?fù)鋬?yōu)化與任意幾何形狀的調(diào)試，和多學(xué)科優(yōu)化（對于不同的車輛屬性[ 1-4 ] ）。
用以在體積上捕捉設(shè)計(jì)空間的拓?fù)鋬?yōu)化，對于應(yīng)用在白車身結(jié)構(gòu)上的板金零件有可能會(huì)造成不能解決的一些問題。
在文獻(xiàn)[6]中的思想結(jié)合參數(shù)，利用SFE concept 和優(yōu)化工具等方法將會(huì)體現(xiàn)在后面的一系列工作中。
在本文中討論的一種模型自動(dòng)生成的方法，應(yīng)用在汽車工程學(xué)上是有效的。結(jié)合模型生成，一種最優(yōu)化的程序被采用，從而能在結(jié)構(gòu)上包括材料和幾何形狀等性質(zhì)達(dá)到最優(yōu)化。另外，這個(gè)系統(tǒng)還能進(jìn)行壽命和靈敏度分析。
以上敘述的關(guān)鍵方法在于復(fù)雜的有限元模型的自動(dòng)創(chuàng)建是在批處理方式的SFE參數(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上的【7】，這也是能擴(kuò)大多學(xué)科優(yōu)化，全面車輛型號的先決條件 [11,12] 。優(yōu)化的過程是基于遺傳運(yùn)算法則的，即適者生存，從而產(chǎn)生最優(yōu)解。
在本文中的第二段中，討論了模型創(chuàng)作，集結(jié)，計(jì)算，評價(jià)和優(yōu)化所采用的方法和工具。以及一個(gè)有關(guān)保險(xiǎn)杠/沖撞盒/護(hù)軌系統(tǒng)的有限元模型的介紹。第三段中，介紹導(dǎo)軌的整體變形的最小化。最后，在第四段中得出結(jié)論并對以后的工作論述。