基于性能驱动的微型纯电动车车身设计及优化

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1、学校代号10532学号S12011021分类号U463密级公开硕士学位论文基于性能驱动的微型纯电动车车身设计及优化学位申请人姓名涂小春培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称胡朝辉讲师学科专业机械工程研究方向车身轻量化论文提交日期2015年5月20日学校代号：10532学号：S12021021密级：公开湖南大学硕士学位论文基于性能驱动的微型纯电动车车身设计及优化学位申请人姓名：涂小春导师姓名及职称：胡朝辉讲师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2015年5月20日论文答辩日期：2015年6月2日答辩委员会主席：龚金科教授Desi

2、gnandOptimizationofMiniElectricVehiclesBodyBasedonPerformanceDrivenbyTuXiaochunB.E.(LiaoningUniversityofTechnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorLect

3、urerHuZhaohuiMay,2015湖南大学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，本论文。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外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＾＾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；冰山曰期：年４月《曰為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交论文的复印件和电子版，

4、允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可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、不保密口。＂＂Ｖ（请在Ｗ上相应方框内打）作者签名：日期：的Ｔ年Ａ月ｙ日，ＪＪ冻，卷导师签名令日期：年＾月Ｓ日Ｉ基于性能驱动的微型纯电动车车身设计及优化摘要微型纯电动车车身与传统汽车车身存在差异，这种差异必然导致车身结构设计开发方法的差别。本文通过学习现代汽车车身结构优化设计的方法及相关软件工具，研究基于性能

5、驱动的车身设计准则及方法流程。针对纯电动汽车车身小型化、轻量化特点，综合运用相关设计优化方法及商业软件工具，形成了基于性能及轻量化驱动的微型纯电动汽车车身设计及开发流程。以一款在研的纯电动汽车的车身结构为开发算例，进行优化设计研究，并取得了比较好的效果。具体研究内容如下：本文在进行车身设计之前确定了该款微型纯电动车身的结构形式及车身轻量化目标，为后文的车身结构优化设计指明方向。以车身结构总体尺寸及A面模型为基础，建立纯电动车车身拓扑空间三维几何模型。运用等效静载荷法求出位移平均碰撞力，将非线性动态工况转化为静态工况。对车身进行考虑多种碰撞工况、顶压、多

6、种刚度工况等的多学科拓扑优化，从而确定了车身主要的载荷传递路径。优化结果显示，在车身前舱、侧围、顶盖、地板等主要区域都形成了比较清晰合理的车身拓扑结构。根据拓扑优化结果并结合实际情况以及经验资料，对模型进行适当修正，建立车身骨架的几何线框模型。根据几何线框模型的几何特征，建立车身梁单元参数模型，并以截面几何尺寸参数为变量进行轻量化设计。根据截面优化结果建立车身详细的有限元模型，通过对模型进行模态、刚度分析和轻量化系数校核，结果显示车身刚度、模态都在合理范围，车身的轻量化系数为4.0低于目标值，满足设计要求。表明了拓扑优化结果合理性以及参数化优化方法可行

7、性。根据铝材可挤压成各种所需截面的型材的特点，介绍基于车身性能驱动的铝型材梁截面优化设计的方法流程。针对优化模型单元数量较多，优化效率较低问题，将非优化区域通过矩阵缩减形成超单元，运用直接矩阵输入法对优化区域进行优化。以前保险杠横梁为例，对其进行施加挤压约束的拓扑优化。结果表明运用超单元后优化效率有很大提高。然后根据优化结果设计的新的保险杆横梁结构，对三种保险杠结构进行摆锤碰撞仿真分析，结果表明新方案的保险杆结构刚度和吸能效果都明显提高。关键词：微型纯电动车；性能驱动；拓扑优化；轻量化设计；铝制车身；截面优化设计；II硕士学位论文AbstractThe

8、bodystructureoftheminielectricvehiclearediffere