基于组合代理模型的车身多学科设计优化.pdf

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1、汽车工程2016年(第38卷)第9期AutomotiveEngineering2016(V01．38)No．92016173基于组合代理模型的车身多学科设计优化黄焕军1，张博文。，吴光强1’二，李凡1(1．同济大学汽车学院，上海201804；2．东京大学生产技术研究所，东京153—8505)：l：[摘要]本文对比分析r4种单一代理模型和两种组合代理模型的预测能力，并基于各代理模型进行正面碰撞安全性多目标优化，结果发现，组合代理模型不仅具有较好的预测精度和稳健性，还能促进最优解的搜索。基于上述分析，采用组

2、合代理模型拟合正面碰撞、侧面碰撞和白车身模态分析的各种响应，建立针对安全性的车身结构多学科优化模型，并用协同优化方法求解。结果表明：组合代理模型在多目标优化中有利于得到更满意的最优解；基于组合代理模型的车身结构多学科设计优化有效改善了汽车的碰撞安全性，并兼顾了轻量化和NVH性能：关键词：车身；组合代理模型；碰撞安全性；多学科优化；协同优化MuhidisciplinaryDesignOptimizationofVehicleBodyBasedonEnsembleSurrogatesHuangHuanjan

3、1．SchoolofAutomotiveStudies，7"or倒University．．ZhangBowenl．WuGuangqian91'：&LiFanShanghai201804；2．InstituteofIndustrialStiem。P，UniversiOrJ，Tokyo，Tokyo153—8505[Abstract]Thepredictionabilitiesoffourindividualsurrogatesandtwoensemblesofsurrogatesarecompar—ativ

4、elyanalyzed，andmulti—objectiveoptimizalionsonthesafetyofvehiclefrontalcrashareconductedbasedondif-ferentsurrogatemodelswitharesultrevealingthatensembleofsurrogatesnotonlyhavebetterpredictionaccuracyandrobustness，butalsocanpromotethesearchofoptimalsolutio

5、ns．Onthebasisofaboveanalyses，ensemblesofsurrogatesareadoptedtofitvariousresponsestofrontalcrash，sideimpactandbody—in—whitemodalanalyses，andamodelformuhidisciplinarydesignoptimization(MDO)ofvehiclebodystructuresafetyisestablishedandsolvedbycollaborativeop

6、timizationmethod．Theresultsshowthatensemblesurrogatesareconducivetogettingmoresatisfac—tory,optimalsolutionsinmulti—·objectiveoptimizationsandtheensemblesurrogates··basedMDOforvehicle·-bodystructureeffectivelyimprovesthecrashsafetyofvehicleswithgoodlight

7、weightandNVHperformances．Keywords：vehiclebody；ensembleofsurrogates；crashsafety；multidisciplinarydesignoptimization；collaborativeoptimization日

8、J舌伴随着汽车的发展，道路交通事故日趋频繁，碰撞安全作为汽车安全性的重要环节受到广泛关注。而车身是碰撞中最主要的吸能元件，因此研究车身结构具有重要的意义。汽车车身结构是一个复杂的系统，除碰撞安全性外，还要满足NVH性能、结构

9、强度、刚度和轻量化等要求，涉及多种学科。同时，各学科高度关联、相互耦合11。，使得传统的串行设计方法很难得到全局最优解2。采用多学科设计优化(multidisciplinarydesignoptimization，MDO)理论可以综合考虑多个学科对汽车整体性能的影响。近10年来MDO的应用已不再局限于航空航天领域，许多学者开始进行MDO在汽车领域中应用的研农fI一47乙：车身结构优化通常基于有限元方法，这需要耗费巨大的计算资源：解决上述问题