某suv车架轻量化设计方法及性能优化研究

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1、工程硕士学位论文某SUV车架轻量化设计方法及性能优化研究热舒适性的影响研究作者姓名张燕冲工程领域车辆工程校内指导教师兰凤崇教授校外指导教师郭俊高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年1月StudyontheLightweightDesignandOptimizationoftheSUVFrameADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangYanchongSupervisor：Prof.LanFengchongSouthChinaUn

2、iversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：U463.82学校代号：10561学号：201221003218华南理工大学硕士学位论文某SUV车架轻量化设计方法及性能优化研究作者姓名：张燕冲指导教师姓名、职称：兰凤崇教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：汽车结构与安全论文提交日期：2015年1月15日论文答辩日期：2015年3月13日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2015年月日答辩委员会成员：

3、主席：彭美春委员：兰凤崇兰涛陈吉清臧孟炎华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:礻促犭廴日期:加/rˉ年钅月移日唧学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:研究生在校玫读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大

4、学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许学位论文被查阅(除在保密期内的保密论文外):学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于:□保密,在年解密后适用本授权书。曰不保密,同意在校园网上发布,供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览;同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CblKI《中国知识资源总库》,传播学位论文的全部或部分内容。“(请在以上相应方框内打V”

5、)作者签名:依么砷日期:加/J年礻月′卩日指导教师签名:乡劲豸燹錾口期:″亻年;月r‘日作者联系电话:r氵‘‘°Kr,州〖电子邮箱:跏c杨石;·朗uJ即J囵联系地址(含邮编):广州天河区五山路381号汽车科技大楼1306室510640摘要汽车车架结构轻量化设计是一个复杂的问题，其性能响应较多，动态响应模拟难度大。对于具有非承载式车身结构的汽车，汽车车架作为汽车重要的结构部件，具有较大的质量并承受着来自道路和装载的各种复杂载荷作用，其结构性能影响着车辆的整体性能。车架刚度对车架结构的承载能力起着决定性作用，车架的模态特性

6、关系到整车的舒适性，因此在保证足够的刚度和良好的模态性能前提下，对SUV车架结构进行轻量化设计具有重要现实和理论意义。在车架轻量化设计方法上，考虑到生产成本，新材料和新制造工艺的应用受到了一定限制，对结构进行改进设计成为轻量化的重要途径。由于车架结构承受着各种复杂载荷的作用，在车架结构轻量化设计中，考虑车架结构多种载荷工况，运用多种优化方法进行轻量化设计的研究有待深入。本文通过分析总结国内外车架轻量化研究现状，在研究汽车轻量化设计方法基础上，将灵敏度分析引入车架结构轻量化设计当中，通过尺寸优化和拓扑优化对目标车架进行轻

7、量化设计，在拓扑优化的基础上，结合灵敏度分析结果改变部分车架部件厚度尺寸，实现更好的轻量化效果。首先，选取某型号SUV车架作为工程实例进行分析验证，在SUV车架三维模型基础上，根据有限元建模规范建立车架有限元模型，通过有限元法分析车架模态，并与试验得出的车架模态进行对比，验证了有限元模型精度。其次，对车架有限元模型施加载荷和设定约束，分析计算车架的弯曲刚度和扭转刚度，并对车架结构进行模态和刚度评价，根据已有研究情况，该SUV车架的刚度和模态特性满足使用要求并有较大的轻量化潜力。在进行轻量化设计时，分析车架各部件灵敏度，

8、用于优化部件选取，根据结构优化设计理论，分别定义优化设计变量、约束函数和目标函数，建立车架结构轻量化设计的数学模型，对车架结构进行尺寸优化设计、拓扑优化设计及结合灵敏度分析结果进一步优化。结果表明在车架结构模态和刚度性能满足使用要求的前提下，尺寸优化后车架质量比原来减少了6.3%，拓扑优化后车架结构质量减少了15.5%，结合拓扑优