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文檔簡介
1、本文源自國家自然科學基金(No.51305314)及校企合作項目,基于多學科優(yōu)化方法,提出了優(yōu)化純電動汽車(BEV)車身結構的正向設計方法。BEV具有零污染、低噪聲、能效高等優(yōu)點,有利于節(jié)能減排。白車身作為BEV主要承載結構,其輕量化有助于整車輕量化和續(xù)航能力增加。當前,BEV研發(fā)存在如下問題:①多數車身仍沿用傳統(tǒng)車身結構,僅置換動力系統(tǒng),這將導致車身剛強度不足、質量增加、固有頻率較低等問題;②電池比功率低致使整車質量過大,導致耗能增加
2、、續(xù)駛里程縮短。所以,設計與BEV動力系統(tǒng)相匹配的輕量化車身結構,已成為BEV研發(fā)的重要課題。本文主要工作如下:
?、訇U述了車身設計的國內外研究進展:包括汽車輕量化和多學科優(yōu)化方法;現代車身結構開發(fā)方法;車身靜態(tài)剛強度分析;優(yōu)化方法及所需軟件。
②提出了優(yōu)化BEV白車身結構的正向設計方法:基于BEV的總布置參數,確定白車身拓撲設計空間和質量塊載荷加載方法;基于汽車動力學理論,在Admas軟件中構建了BEV動力學仿真模型
3、,并提取車身接附點載荷。
③基于多學科優(yōu)化對白車身進行了拓撲優(yōu)化:采用結構拓撲優(yōu)化理論與折衷規(guī)劃法,構建了白車身拓撲優(yōu)化有限元模型;運用Optistruct優(yōu)化模塊,建立了考慮BIW多工況剛度和模態(tài)頻率的靜態(tài)-動態(tài)聯合優(yōu)化函數,仿真并輸出了最優(yōu)結構。
④基于響應面的多學科優(yōu)化對白車身作了尺寸優(yōu)化:采用有限元分析了白車身初始結構參數,進行了板厚靈敏度分析以篩選設計變量;基于最優(yōu)拉丁方試驗,設計了樣本點數據;基于iSIG
4、HT,建立了白車身各響應多項式響應面近似模型,驗證了其精度;并建立了以白車身板厚為變量,模態(tài)頻率和彎扭剛度為約束,質量最小為目標函數的多學科優(yōu)化數模,運用多島遺傳算法進行優(yōu)化;并驗證和分析了優(yōu)化結果。優(yōu)化結果:白車身質量微增加了1.34%,但一階扭轉和彎曲頻率分別增加了2.74%、1.70%,彎曲剛度和扭轉剛度分別提高了11.71%、4.94%,輕量化系數降低了4.12%。
工程實例優(yōu)化表明:將多學科優(yōu)化用于BEV白車身結構設
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