【摘要】：車身輕量化是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)能源汽車節(jié)能減排,提升新能源汽車?yán)m(xù)航里程的一條重要途徑,得到了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界愈來愈多的關(guān)注和研究。概念設(shè)計(jì)階段是車身詳細(xì)設(shè)計(jì)的前期階段,需要在滿足整車性能的條件下完成車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化,為后期詳細(xì)階段提供可行的設(shè)計(jì)方案。概念設(shè)計(jì)階段在車身完整開發(fā)流程中有著極為重要的地位,此階段產(chǎn)生的設(shè)計(jì)缺陷,詳細(xì)設(shè)計(jì)階段很難彌補(bǔ)。傳統(tǒng)概念設(shè)計(jì)以逆向設(shè)計(jì)為主,產(chǎn)品設(shè)計(jì)過多地受制于標(biāo)桿車的限制,無(wú)法實(shí)現(xiàn)整車性能最優(yōu)的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而且,企業(yè)難以形成自己的開發(fā)平臺(tái)、流程體系和運(yùn)行機(jī)制。正向概念設(shè)計(jì)以車身整體性能最優(yōu)為導(dǎo)向,有利于實(shí)現(xiàn)更加徹底的車身輕量化,對(duì)我國(guó)自主品牌汽車實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力有著重要的推動(dòng)作用。本文以實(shí)現(xiàn)車身正向概念輕量化設(shè)計(jì)為目的,并針對(duì)車身正向概念輕量化設(shè)計(jì)中的若干關(guān)鍵問題進(jìn)行了較為深入且系統(tǒng)的研究。在介紹車身輕量化研究背景和重要意義的條件下,闡述了實(shí)現(xiàn)車身輕量化的主要途徑,總結(jié)了國(guó)內(nèi)外車身輕量化和概念設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀,指出了車身正向概念輕量化設(shè)計(jì)重要的工程價(jià)值及理論意義。建立了車身概念結(jié)構(gòu)模型,提出了車身概念結(jié)構(gòu)分析方法,研究了全局尋優(yōu)求解算法,并在此基礎(chǔ)上提出了車身框架主斷面迭代求精優(yōu)化方法和流程。為了促進(jìn)車身正向概念輕量化設(shè)計(jì),開發(fā)了車身概念設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。論文的主要內(nèi)容如下:(1)建立了概念設(shè)計(jì)階段的車身簡(jiǎn)化模型,并提出了車身概念結(jié)構(gòu)分析方法。在滿足概念設(shè)計(jì)階段精度的要求下,為快速有效地實(shí)現(xiàn)車身概念結(jié)構(gòu)建模,將車身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為半剛性空間框架結(jié)構(gòu)。針對(duì)該結(jié)構(gòu),提出了可以實(shí)現(xiàn)精確靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的傳遞剛度矩陣法。從剛性梁?jiǎn)卧\(yùn)動(dòng)控制微分方程導(dǎo)出精確的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度矩陣,并縮減了半剛性梁?jiǎn)卧膬?nèi)部節(jié)點(diǎn)自由度,為后文車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了精確而快速的結(jié)構(gòu)分析方法。(2)提出了改良和集成的全局尋優(yōu)算法。鑒于傳統(tǒng)遺傳算法借助懲罰函數(shù)法求解約束優(yōu)化問題時(shí)懲罰參數(shù)難于設(shè)置,提出了無(wú)需懲罰參數(shù)處理約束的方法。并利用MATLAB并行計(jì)算技術(shù),對(duì)遺傳算法進(jìn)行了并行化處理。提出了能夠有效求解包含連續(xù)變量、離散變量、單目標(biāo)、多目標(biāo)、無(wú)約束及約束優(yōu)化問題的并行無(wú)懲罰參數(shù)的遺傳算法,顯著提高了遺傳算法的探索能力、挖掘能力及對(duì)二者的平衡能力,增強(qiáng)了遺傳算法的收斂性能、全局尋優(yōu)性能及集成性能。(3)提出了車身框架主斷面正向概念優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與流程。對(duì)車身框架主斷面進(jìn)行了尺寸優(yōu)化與形狀優(yōu)化,利用本文提出的車身概念結(jié)構(gòu)分析方法求解了車身概念結(jié)構(gòu)精確的彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度及一階自由振動(dòng)頻率,并考慮了四項(xiàng)關(guān)鍵的工藝要求,對(duì)概念車身進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)。在尺寸優(yōu)化與形狀優(yōu)化的基礎(chǔ)上,提出了車身框架主斷面迭代求精設(shè)計(jì)方法與流程,從線框模型出發(fā),歷經(jīng)四個(gè)層級(jí)的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)車身框架主斷面從無(wú)到有,從粗糙到詳細(xì)的設(shè)計(jì)。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)車身輕量化,研究了多材料設(shè)計(jì)中的材料選擇和替代問題,探究了考慮剛度要求的鋁合金薄壁梁截面優(yōu)化方法。(4)開發(fā)了車身概念設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng),并驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)用性�；贛ATLAB環(huán)境,利用面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法,對(duì)本文提出的車身概念結(jié)構(gòu)分析方法,改良和集成的遺傳算法,及車身框架主斷面迭代求精設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn),開發(fā)了一款“輕量化”且使用方便的軟件工具。詳細(xì)介紹了該軟件的架構(gòu),各個(gè)子模塊,類之間的關(guān)系,接口數(shù)據(jù)格式及輸出文件。并借助該軟件分別對(duì)普通轎車及客車進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,證實(shí)了該系統(tǒng)能夠有效促進(jìn)車身正向概念設(shè)計(jì)。
【圖文】：

圖 1.9 車身典型激光拼焊構(gòu)件不等厚度軋制板工藝技術(shù)是在軋制過程中，，利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制來自動(dòng)和連續(xù)地調(diào)節(jié)軋輥間距，從而獲取軋制方向板材厚度連續(xù)、均勻變化的板材[118]。與 TWB 鋼板相比，TRB 鋼板僅為同一鋼種，寬度不能太寬，更適合制造梁類零部件。

全新奧迪A8的14種連接工藝
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U463.82

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本文編號(hào)：2656020