【摘要】：隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展,以及人們生活水平的不斷提高,中國的汽車保有量正飛速的增長,而隨之帶來的能源過度消耗以及環(huán)境污染等問題也日益加重。汽車輕量化技術(shù)作為汽車工業(yè)發(fā)展長河中的一個關(guān)鍵性課題,無疑是解決這一系列問題的有效手段之一。時間的沉淀帶來的不僅僅是技術(shù)的進步,還有數(shù)據(jù)的豐富和積累,數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以挖掘隱藏在數(shù)據(jù)中的有用信息和知識,實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)更充分的利用。本文將新興的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與傳統(tǒng)的汽車輕量化設(shè)計相結(jié)合,對汽車輕量化設(shè)計進行了較為系統(tǒng)和深入的研究。本文主要開展了以下幾個方面的研究:首先,以傳統(tǒng)的支持向量回歸為研究基礎(chǔ),明確SVR近似模型的最終性能是由SVR近似模型中各個參數(shù)的選擇共同決定,將最優(yōu)SVR近似模型的獲取轉(zhuǎn)化為SVR近似模型中參數(shù)組合的優(yōu)化求解問題,利用經(jīng)典的粒子群優(yōu)化算法(PSO),來完成最優(yōu)參數(shù)組合的全局搜索工作,最終獲取具有最佳預(yù)測性能的SVR近似模型。其次,利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的互信息特征選擇方法,通過計算各個設(shè)計變量與目標響應(yīng)的互信息值來確定各個設(shè)計變量同目標響應(yīng)之間的相互依賴程度。再結(jié)合汽車優(yōu)化設(shè)計的實際應(yīng)用,提取基于降維后的數(shù)據(jù)所構(gòu)建的近似模型預(yù)測精度作為停止條件控制參數(shù),選擇最優(yōu)設(shè)計變量子集。在保證重要信息得到保留的同時,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的合理降維,降低研究系統(tǒng)的復(fù)雜程度,提高優(yōu)化效率。然后,利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的K均值聚類算法,對樣本數(shù)據(jù)集進行分析,考察聚類結(jié)果評價指標同聚類結(jié)果中的簇個數(shù)的關(guān)系,提出最佳簇個數(shù)的確定方法,實現(xiàn)對設(shè)計空間特征信息的有效識別和學(xué)習(xí),合理縮減初始設(shè)計空間,得到可行設(shè)計域,提高優(yōu)化算法的設(shè)計效率和獲取或接近全局最優(yōu)解的能力。最后,形成了集關(guān)鍵設(shè)計變量篩選、高精度近似模型構(gòu)建以及優(yōu)化設(shè)計域識別于一體的車身結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計總體框架,以某轎車作為研究對象進行應(yīng)用研究,考慮車輛滾翻(車頂壓潰)這一碰撞形式,在保證相關(guān)性能指標滿足設(shè)計要求的前提下,開展車身輕量化設(shè)計。本文的研究結(jié)果表明,將新興的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與傳統(tǒng)的車身輕量化設(shè)計相結(jié)合,可以有效實現(xiàn)車輛減重的目標。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U462.2
【圖文】：

截止 2017年 3月份，中國的汽車保有量總數(shù)首次超過 200,000,00到 2018 年末，全球的汽車保有量將達到驚人的 13 億 4000萬輛，汽車已類出行最重要的交通工具之一，服務(wù)于人們的日常生活和工作。隨著人生活水平的不斷提高，大家對于汽車產(chǎn)品的要求不再僅僅局限于外觀和方面，尤其對汽車的安全性能和舒適性的要求越來越高，消費者的需求進行產(chǎn)品改革的目標和方向，因此這些情況也受到了各大汽車生產(chǎn)商的汽車的大量普及，其引發(fā)的能源短缺和環(huán)境污染等一系列問題也日漸加輕量化則是提高車輛燃油經(jīng)濟性，降低能源消耗，同時減少環(huán)境污染的之一。有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，整車質(zhì)量每減重 10%，其百公里油耗可減少 6分點，總油耗可減少 10%左右，對應(yīng)的，排放量也能實現(xiàn) 5%~8%的降低車身零部件的質(zhì)量在整車質(zhì)量中占到較大的比重，約占汽車總質(zhì)量的 4汽車在空載情況下行駛，車身質(zhì)量帶來的油耗約占總油耗的 70%左右[2]，車身的優(yōu)化設(shè)計從而實現(xiàn)車身輕量化，是實現(xiàn)汽車輕量化，提高整車燃，降低能源消耗和污染的重要途徑。

1 緒 論近似模型（Approximation model），亦被稱作代理模型（Metamodel）,是以數(shù)理統(tǒng)計方法為基礎(chǔ)，利用歷史樣本數(shù)據(jù)，擬合得到輸入變量與響應(yīng)量之間的對應(yīng)關(guān)系，建立復(fù)雜有限元模型的近似模型。在近似模型精度得到有效保證的前提之下，分析結(jié)果具有足夠的可借鑒性。基于近似模型的優(yōu)化過程，由于避免了復(fù)雜有限元模型的計算分析，真實的迭代計算過程所需的時間得到很大的削減，具有計算量小，計算周期較短的特點，優(yōu)化效率大大提高，同時對于計算機硬件的要求也得到緩解。近似模型建立的流程主要包括：試驗設(shè)計、物理試驗或有限元仿真、近似模型建立以及模型精度驗證，具體流程如圖 1.2 所示。

圖 1.3 近似模型基本架構(gòu)Fig.1.3 Basic architecture of approximation model自 Schmit[4]等提出近似概念之后，近似建模技術(shù)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究領(lǐng)域中備受的關(guān)注。它是在設(shè)計空間內(nèi)通過某一方式構(gòu)建出一個超曲面來代替實際的優(yōu)題，其實質(zhì)是以擬合精度和預(yù)測能力為約束，利用近似技術(shù)對離散數(shù)據(jù)進行或插值的數(shù)學(xué)模型，然后利用該數(shù)學(xué)模型實現(xiàn)對未知點的預(yù)測，并用構(gòu)造的來代替復(fù)雜的有限元模型，達到簡化優(yōu)化過程和減少計算時間的目的�；跇颖緮�(shù)據(jù)，挖掘輸入變量與輸出結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間的回歸關(guān)系，完成近似模型構(gòu)建廣義的角度來看，近似建模技術(shù)也屬于數(shù)據(jù)挖掘的范疇。目前常見的近似建法有多項式響應(yīng)面、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、徑向基函數(shù)、Kriging和支持向量回歸等。①多項式響應(yīng)面（ResponseSurfaceModel，RSM），也稱作多項式回歸，是最早也是應(yīng)用最為廣泛的近似模型，是一種基于試驗設(shè)計建立設(shè)計變量和目數(shù)值之間函數(shù)關(guān)系的近似建模方法。Wilson[5]在 1951 年提出了響應(yīng)面模型的，起初是應(yīng)用于物理實驗結(jié)果的擬合。后來該方法在工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的解

【參考文獻】

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本文編號：2753107