基于一维搜索的车身轻量化设计.pdf

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1、第53卷第4期V01．53No．4农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2015年4月April2015doi：10．3969乃．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

2、标函数，对车身结构进行轻量化优化设计。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}匕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—05Li【ghtweightDesignofBlWBasedonOne-DimensionalSearchLiuJinzh

3、ao，JiaoXuejian，ChaiShan，JiXiangfei，ZhengGang(ShandongUniversityofTechnology，ZiboCity，ShandongProvince255049，China)[Abstract]Alow—speedelectricalpassengercarwastakenastheresearchobject，anditsfiniteelementmodelforstaticanalysiswasestablished．Alightweightdesign

4、methodofBIWbasedonone—dimensionalsearchwasproposed．Inthestructureoptimizationmathematicalmodel，thestressvaluesofthepailsweretakenasconstraintcondition，thetotalmassminimizationofallthepanswastakenasobjectivefunction．Aftertheoptimizationprocedure，thestressvalu

5、esofpanswererespectivelyclosetotheiryieldlimits．Theutilizationratiosofmaterialswerefullyimproved．Finally，throughthecomparisonbetweenglobaloptimizationalgorithmandglobaloptimizationcombinedwithlocaloptimization．itcanbefoundthatglobaloptimizationcombinedwithlo

6、caloptimizationismoreefficientinimprovingmaterialutilization．[Keywords]low-speedelectricalpassengercar；bodyinwhite；finiteelementmodel；lightweight；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，已经成为人类生产生活中不可或缺的交通工具．极大地推动了社会的发展。但近年来随着生产力的提高和技术的快速进步，汽车的保有量在

7、急剧增加．给当今社会带来许多负面影响，如交通安全、排放污染和燃油消耗等问题。国内外的多种研究表明，车身质量减轻对提高燃油消耗率有明显的作用。整车的质量减少10％，油耗可以降低8％～10％f¨。车身是组成汽车的重要总成之一，在整车质量中所占比重较大，加上当前全世界汽车保有量庞大，车身减重将成为缓解以上问题的有效方法之一。收稿日期：2015—02—08修回日期：2015—03—17在对整车进行有限元分析时要想获取准确的特性参数，建立精确的有限元模型是关键，由于模型较为复杂．一般基于整车的几何模型建立有限元模型。为了

8、提高建模效率和缩短计算时间，在保证结构原始特征条件下，对结构进行简化处理。1．1模型的简化只保留主要的承载部件如纵梁、边梁、侧围、地板、顶梁等，省略掉翼子板等非承载结构和刹车管安装支架等非承载小零件。部分孔、凸台结构是为了满足工艺上的要求而设计，对结构整体的刚度、强度几乎没有影响，可以适当删除。尺寸较小的圆角，对结构性能影响不大，可以以直代圆。有限元模型的建立过程中，会有很多的碎面和线