基于一维搜索的车身轻量化设计

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1、第53卷第4期农业装备与车辆工程2015年4月Vol．53No．4AGRICULTURALEQUIPMEN农业装备与车辆工程T&VEHICLEENGINEERINGApril2015201年5doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2015．04．007基于一维搜索的车身轻量化设计刘金钊，焦学健，柴山，纪祥飞，郑钢（255049山东省淄博市山东理工大学交通与车辆工程学院）［摘要］以一款低速电动乘用车为研究对象，讨论了车身静态分析有限元模型的建立过程。提出了基于一维搜索的车身轻量化设计方法，以应力为约束条件，零件质量最小为目标函数，对车身结构进行轻量化优化

2、设计。优化后车身零件的应力值都向屈服极限靠拢，实现材料的充分利用。最后通过对比采用全局优化方法和整体优化与局部厚度改进相结合的优化方法发现，采用整体优化与局部改进的设计方法对提高材料的利用率更有效。［关键词］低速电动乘用车；车身；有限元模型；轻量化；一维搜索［中图分类号］U467．14［文献标志码］A［文章编号］1673-3142(2015)04-0028-05LightweightDesignofBIWBasedonOne－DimensionalSearchLiuJinzhao，JiaoXuejian，ChaiShan，JiXiangfei，ZhengGang（Shan

3、dongUniversityofTechnology，ZiboCity，ShandongProvince255049，China）［Abstract］Alow－speedelectricalpassengercarwastakenastheresearchobject，anditsfiniteelementmodelforstaticanalysiswasestablished．AlightweightdesignmethodofBIWbasedonone－dimensionalsearchwasproposed．Inthestructureoptimizationmat

4、hematicalmodel，thestressvaluesofthepartsweretakenasconstraintcondition，thetotalmassminimizationofallthepartswastakenasobjectivefunction．Aftertheoptimizationprocedure，thestressvaluesofpartswererespectivelyclosetotheiryieldlimits．Theutilizationratiosofmaterialswerefullyimproved．Finally，thro

5、ughthecomparisonbetweenglobaloptimizationalgorithmandglobaloptimizationcombinedwithlocaloptimization，itcanbefoundthatglobaloptimizationcombinedwithlocaloptimizationismoreefficientinimprovingmaterialutilization．［Keywords］low－speedelectricalpassengercar；bodyinwhite；finiteelementmodel；lightw

6、eight；one－dimensionalsearch0引言1车身有限元模型建立汽车自问世，经过一个多世纪的发展，已经成在对整车进行有限元分析时要想获取准确的为人类生产生活中不可或缺的交通工具，极大地特性参数，建立精确的有限元模型是关键，由于模推动了社会的发展。但近年来随着生产力的提高型较为复杂，一般基于整车的几何模型建立有限和技术的快速进步，汽车的保有量在急剧增加，给元模型。为了提高建模效率和缩短计算时间，在保当今社会带来许多负面影响，如交通安全、排放污证结构原始特征条件下，对结构进行简化处理。染和燃油消耗等问题。1．1模型的简化国内外的多种研究表明，车身质量减轻对提只

7、保留主要的承载部件如纵梁、边梁、侧围、高燃油消耗率有明显的作用。整车的质量减少地板、顶梁等，省略掉翼子板等非承载结构和刹车10％［1］。车身是组成汽车管安装支架等非承载小零件。部分孔、凸台结构是，油耗可以降低8％～10％为了满足工艺上的要求而设计，对结构整体的刚的重要总成之一，在整车质量中所占比重较大，加度、强度几乎没有影响，可以适当删除。尺寸较小上当前全世界汽车保有量庞大，车身减重将成为的圆角，对结构性能影响不大，可以以直代圆。有缓解以上问题的有效方法之一。限元模型的建立过程中，会有很多的碎面和线，对结构强度影响不大，但是会