基于SIMP理论的电动汽车车身多目标拓扑优化

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2013年(第35卷)第7期AutomotiveEngineering2013(Vo1．35)N0．720131o9基于SIMP理论的电动汽车车身多目标拓扑优化谢伦杰，张维刚，常伟波，崔杰(湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082)[摘要]为在电动汽车车身概念设计阶段得到合理的承载结构，综合考虑静动态特性，进行了多目标拓扑优化。基于带惩罚的实体各向同性材料(SIMP)理论，采用折衷规划法定义静态多工况目标函数，用平均频率法定义动态振动频率目标函数，并通过对各目标函数归一

2、化消除其数量级差异；利用优化准则法更新设计变量进行优化迭代，得到同时满足静态刚度和动态振动频率要求的电动汽车车身拓扑结构。关键词：电动汽车车身；多目标拓扑优化；SIMP理论Multi—objectiveTopologyOptimizationforElectricCarBodyBasedonSIMPTheoryXieLunjie，ZhangWeigang，ChangWeibo＆CuiJieHunanUniversity，StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehic

3、leBody，Changsha410082[Abstract]Forobtainingarationalloadbeatingstructureofelectriccarbodyinconceptualdesignphase，amulti—objectivetopologyoptimizationisperformedwithconsiderationofbothstaticanddynamiccharacteristics．Basedonsolidisotropicmaterialwithpunishment(SIMP)theory

4、，theobjectivefunctionsformulti—static-conditionsanddynamicvibrationfrequencyaredefinedbycompromiseprogrammingandaveragefrequencymethodsrespective—lyandarenormalizedtoeliminatethediscrepancyintheorderofmagnitude．Theoptimalitycriteriamethodisusedtoupdatedesignvariables，an

5、datopologicalstructureofelectriccal"bodymeetingbothrequirementsofstaticstiff-nessanddynamicvibrationfrequencyisfinallyobtainedbyoptimizationiteration．Keywords：electriccarbody；multi-objectivetopologyoptimization；SIMPtheory足多种静态工况和动态工况下的性能要求，是一个日U舌多目标拓扑优化问题_6J。为了同时满足电动汽车车

6、身多种静态载荷工况和动态频率特性的要求，本文拓扑优化是一种根据约束、载荷和优化目标而中以平均柔度最小和平均频率最大为总目标，对电寻求材料最佳分配的优化方法，主要应用在产品开动汽车车身实现多目标拓扑优化，得到较为清晰的发的概念设计阶段。拓扑优化在设计初始阶段即被承载结构，避免了单目标拓扑优化无法同时考虑其引人，可优化空间大，对最终产品的成本和性能有非他因素的缺点。常重要的影响⋯。电动汽车能有效解决能源短缺和环境污染问题，已成为汽车行业的研究热点。由于1拓扑优化数学模型及算法驱动、储能装置的特殊性，传统的车身结构难以满足电动汽车的性能要求

7、；电动汽车主要通过柔性的1．1SIMP插值模型电线传递能量，其各部件的布置具有很大的灵活性，拓扑优化是一个“0—1”问题，即结构件材料的这为拓扑优化创造了有利的条件。“有”与“无”的问题。由于不可能把设计区域中的目前电动汽车车身的拓扑优化主要集中在单目每个点都作为一个设计变量，故必须对设计区域进标的优化分析J，但车身结构作为承载基体，须满行离散，但离散问题在数学上很难处理，通常将此问原稿收到日期为2011年l1月21日，修改稿收到日期为2012年1月29日。学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2013年(第35卷)第7期加法将

8、多目标问题转化为单目标问题求解，但对于非凸优化问题来说，该方法不能确保得到的所有帕累托(pareto)解为最优解，故采用折衷规划法结合功效函数法来解决此问题。折衷规划法的基本思想是把多个子目标函数正规化，并给每个子目标加