【摘要】：隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展導(dǎo)致能源問題、污染問題的日益嚴(yán)重,汽車輕量化與耐撞性設(shè)計已經(jīng)成為汽車工業(yè)在目前以及未來所面臨的重要問題。在汽車輕量化及耐撞性設(shè)計中,基于代理模型的優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)成為一種重要的解決手段。然而傳統(tǒng)的基于代理模型的優(yōu)化方法在解決如汽車碰撞這類高速、大變形、高成本的高度非線性優(yōu)化問題仍面臨計算量大、優(yōu)化周期長、優(yōu)化精度差等問題。目前,以高效全局優(yōu)化算法(Efficient Global Optimization,簡稱EGO算法)為代表的高效算法的提出為解決此類問題提供了新方案,然而由于其采用串行計算的方式進(jìn)行優(yōu)化,計算效率仍然無法滿足大部分汽車優(yōu)化問題的要求。隨著計算資源的日益豐富,并行計算為進(jìn)一步提升EGO算法的優(yōu)化效率提供了新思路。為了解決以上問題,本文基于EGO算法進(jìn)行了并行改進(jìn),提出一種適用于解決汽車輕量化及耐撞性優(yōu)化設(shè)計的并行EGO算法。該方法以多起點局部最優(yōu)策略作為并行策略,結(jié)合工程實際,對并行取點數(shù)量以及優(yōu)化終止條件進(jìn)行控制。隨后,文章對并行后的EGO算法與經(jīng)典EGO算法進(jìn)行數(shù)值測試分析,突出了改進(jìn)后算法的優(yōu)勢以及實際應(yīng)用價值。最后,采用本文提出的并行EGO算法對軋制差厚板帽型梁部件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,使部件在質(zhì)量不增加的基礎(chǔ)上明顯提高了其耐撞性。另外,由于在汽車輕量化及耐撞性設(shè)計中,大多數(shù)優(yōu)化問題屬于多目標(biāo)問題,而目前對多目標(biāo)EGO算法的研究,尤其是并行多目標(biāo)EGO算法的研究尚少。因此,本文重點對Keane所提出的多目標(biāo)EGO算法進(jìn)行了深入研究,采用了“克里金信任”與多起點局部最優(yōu)兩種策略對算法進(jìn)行并行改進(jìn),并針對算法所得Pareto解過少的缺點,采用了多目標(biāo)遺傳算法(Nondominated Sorting Genetic Algorithm II,NSGA-II)進(jìn)行外部嵌套。隨后,本文將兩種并行算法進(jìn)行了數(shù)值算例的測試分析,并與原多目標(biāo)EGO算法以及基于克里金(Kriging)模型的NSGA-II算法進(jìn)行了對比分析,證明了改進(jìn)后的算法具有更快的收斂速度且可以得到更均勻、多樣的Pareto解集。最后,本文將基于“克里金信任”策略的并行多目標(biāo)EGO算法應(yīng)用于兩個實際工程問題中,并取得良好的優(yōu)化結(jié)果。尤其是在基于軋制差厚板工藝下的汽車B柱的優(yōu)化設(shè)計中,取得了10.1%的減重效果以及12.8%的侵入量降低效果,進(jìn)一步證明了本文所提出的算法的實際意義以及更加廣泛的應(yīng)用前景。
【圖文】：

第1章 緒論究背景車工業(yè)一直在全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)十分重要的地方，并且其發(fā)展程了一個國家工業(yè)水平。我國自建國以來便一直注重發(fā)展汽車工業(yè)，，我國汽車工業(yè)一直處于持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展形勢，汽車產(chǎn)銷量連續(xù)九一位，人均汽車保有量快速提升，已達(dá)到 0.15 輛/人[1]，據(jù)公安部統(tǒng)計017 年底，全國機(jī)動車保有量已達(dá)到 3.10 億輛，其中汽車 2.17 億輛，，全年增加 2304 萬輛，增長 11.85%。與此同時，2017 年，全國新量達(dá)到 153 萬輛，占汽車總量的 0.7%，較 2016 年增長了 24.02%[1能源汽車的保有量占世界的一半。雖然，我國汽車產(chǎn)銷量和保有量我國的汽車工業(yè)較歐美、日本等汽車強(qiáng)國來說還是有很大的差距，國到汽車強(qiáng)國進(jìn)行轉(zhuǎn)變，我國還有很長的路要走。

全鋁車身結(jié)構(gòu)，同一般的使用鋼材的車身相比車身重量油耗和減少排放的目的。寶馬 I3 純電動車的車身則采，其密度只有普通碳鋼的 1/4~1/5，但其抗拉強(qiáng)度卻是的 3~4 倍，機(jī)械性能優(yōu)于鋼材。這些先進(jìn)材料的應(yīng)用大大減輕了汽車的質(zhì)量，提高了汽車的各方面的性能來越多的新結(jié)構(gòu)如蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、泡沫結(jié)構(gòu)、多胞結(jié)輕量化效果而在汽車領(lǐng)域得到了高度的重視[4-7]。在新elded Blanks, TWB)和軋制差厚板(Tailor Rolled Blank用[8,9]。TWB 是利用激光拼焊技術(shù)，將不同性能不同汽車各部件不同位置受力情況不同進(jìn)行不同組合的焊達(dá)到輕量化的效果。TWB 已經(jīng)在汽車 B 柱，車門內(nèi)1]。TRB 則是利用柔性軋制技術(shù)得到變截面厚度的板料，，使同一部件的不同位置因其所受載荷的不同而具備不利用材料，達(dá)到輕量化的效果[9]。除此之外，液壓成新工藝都因其獨特的輕量化效果而得到了不同程度的
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP18;U463.82

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本文編號：2631784