基于梯度的等效静载荷法及汽车碰撞关键零部件结构优化

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1、学巧代号１０５３２学号Ｓ１２０２１０６０分类号Ｕ４６３密级公开／撫．一；ＨＵＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕±学位论文基于梯度的等效静载荷法及汽车碰撞关键零部件结构优化韋：位由请人姓名陈自凯培养单位机械与运裁工程学院导师姓名及职称陈涛巧师＇学科专业机械工程研究方向汽车碰撞安全与结构优化论文提交日期２０１５年５月２５日学校代号：１０５３２学号：Ｓ１２０２１０６０密级：公开湖南大学硕±学位论文基于梯度酌等效静载荷法及汽车碰撞

2、关键零部件结构优化学位由请人姓名；陈自凱导师姓名及职称：陈涛稱师挖养单位：机械与运载工程学院专业名撤＝机祕王程论女提交日期：２０１５年５月２５曰沦义答辩日期；２０１５年５月３０日答雜委员会主庶：冀余科ＥｕｉｖａｌｅｎｔＳｔａｔｉｃＬｏａｄｓＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏ打ＧｒａｄｉｅｎｔａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｑＣｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＫｅｙＰａｒｔｓｉ打ＶｅｈｉｃｌｅｂｙＣＨＥＮＺ化ａｉＢ．

3、Ｅ．（Ｇｈａ打ｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅ打ｃｅａ打ｄＴｅｃｈ打ｏｌｏｇｙ）２０１２ＡｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆ￡ｎｉ打ｅｅｒｉ打ｇｇｉｎＭｅｃｈａ打ｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎ１；ｈｅＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＨｕ打汪打Ｕ打ｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＭａｙ，２０１５湖

4、南大学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Ｗ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己在文中Ｗ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；曰期；年月Ｌ曰蘇為又任＾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，同意学校保留并向国家有关部口或机构送安论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅

5、。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行、检索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．□。保密，在＿＿年解密后适用本授权书２．不保密＂＂（请在Ｗ上相应方框内打Ｖ）作者签名；痒旬沁曰期：又年《月＾曰１：￥２导师签名：日期：ｖ年月日巧席尸Ｔ（么Ｉ基于巧度的等效静载荷法及汽车碰＆关键零部件结构优化摘要许多结构优化问题如汽车耐撞性结构优化等具有动态效应和非线性特性，而传统的结构优化设计是静态线性载荷下的优化设计，因此静

6、态优化设计的结果已不能满足结构非线性动态性能的要求。而采用基于梯度的数值优化算法与全局优化算法直接进行动态响应优化时，由于与时间相关的动态约束处理非常困难，往往导致计算规模大且难Ｗ收敛，所Ｗ这类方法在工程应用中尚不可行。为解决结一。构非线性动态响应优化问题，种可行的办法是将动态载荷等效转化为静态载荷等效静载荷法（Ｅｑ山ｖａｌｅｎｔＳｔａｔｉｃＬｏａｄｓＭｅｔｈｏｄ，ＥＳＬＭ）利用结构线性静态优化技术求解结构非线性动态优化问题，与直接进行动态响应优化设计的方法相比，该方法可Ｗ极大地提髙优化

7、效率。然而，当结构的非线性很置著或设计变量较多时，导致等效静载荷法的优化效率降，非线性优化与线性优化的差异将増大低，收敛性变差。论文针对等效静载荷法求解位移约束条件下，大变形和多变量结构非线性动态优化问题难Ｗ收敛与效率较低的问题，结合结构静态线性优化方法与最速下降ｅｅｅ一法（ＳｔｐｓｔＤｅｓｃｅｎｔＭｅ化ｏｄ，ＳＤＭ）提出种高效的基于梯度的等效静载荷法（ＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＳｔａｔｉｃＬｏａｄｓＭｅ化ｏｄＢａｓｅｄｏｎＧｒａｄｉｅｎｔ，ＥＳＬＭＧ）。该方法基于节点位移等效，该，

8、在保证算法收敛性的前提下，提高了收敛速度。算例表明方法对于处理大变形及多变量结构非线性动态优化问题非常有效，在收敛速度方面相比ＥＳＬＭ方法和数值优化算法具有很大的优势。许多结构优化问题除了位移约束条件外，还具有应为约束条件。论文针对应力约束问题，在ＥＳＬＭＧ的基础上，结合结构初应力分析，