微型客車車頂結(jié)構(gòu)綜合性能分析及6σ穩(wěn)健性多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)今世界環(huán)境日益惡化，能源逐漸枯竭，輕量化已成為當(dāng)前汽車工程領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)和亟需解決的重要課題。本文對(duì)某微型客車車頂結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度、覆雪強(qiáng)度、低階模態(tài)特性和抗凹性能等綜合性能進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，并評(píng)估了加載順序?qū)図斂箟簭?qiáng)度的影響。此外，基于6σ穩(wěn)健性多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論和方法，考慮板件厚度的不確定性對(duì)車頂結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能的影響，開展車頂結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)研究。
　　(1)在HyperMesh中建立某微型客車的頂壓有限元模型，并對(duì)建模過程進(jìn)

2、行了闡述。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)FMVSS216a并未規(guī)定雙側(cè)頂壓加載順序這一問題，采用先左后右和先右后左兩種不同順序的加載方式對(duì)車頂抗壓強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析。研究結(jié)果表明，加載順序影響頂壓作用力峰值的大小，本車型先加載側(cè)車頂結(jié)構(gòu)的變形強(qiáng)化了后加載側(cè)車頂結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度。
　　(2)提出了將先左后右和先右后左兩種加載方式得到的四個(gè)頂壓作用力峰值中的最小值作為評(píng)價(jià)依據(jù)的車頂抗壓強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法:若四個(gè)頂壓作用力峰值中的最小值不小于車輛整備重量的3倍，則車

3、頂抗壓強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)FMVSS216a，否則不符合。對(duì)于本文研究的車型，兩種不同順序的加載方式得到的四個(gè)頂壓作用力峰值中的最小值為車輛整備重量的3.5倍，因此車頂抗壓強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)FMVSS216a。此外，對(duì)車頂結(jié)構(gòu)的覆雪強(qiáng)度、低階模態(tài)特性、抗凹性能進(jìn)行了數(shù)值分析和評(píng)價(jià)。車頂結(jié)構(gòu)綜合性能分析為后續(xù)車頂結(jié)構(gòu)6σ穩(wěn)健性多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了支撐，同時(shí)也為車頂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考。
　　(3)選擇合適的近似模型對(duì)車頂結(jié)構(gòu)各輸出響應(yīng)進(jìn)行擬合，并檢

4、驗(yàn)近似模型的精度。然后基于已構(gòu)建的近似模型，以頂壓作用力峰值最大和設(shè)計(jì)變量總質(zhì)量最小為優(yōu)化目標(biāo)，車頂結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度、覆雪強(qiáng)度、抗凹性能、前三階模態(tài)頻率滿足設(shè)計(jì)要求為約束條件，車頂結(jié)構(gòu)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件厚度為設(shè)計(jì)變量，采用NCGA算法進(jìn)行確定性多目標(biāo)優(yōu)化，得到確定性多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果。
　　(4)考慮車頂結(jié)構(gòu)板件厚度的波動(dòng)，基于近似模型，采用蒙特卡洛模擬技術(shù)對(duì)確定性多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行6σ質(zhì)量分析，發(fā)現(xiàn)車頂結(jié)構(gòu)的一階模態(tài)頻率F1、車頂覆雪最大下陷

5、位移Y1，車頂抗凹最大凹陷位移Y2均未有達(dá)到6σ質(zhì)量水平，需要進(jìn)行6σ穩(wěn)健性優(yōu)化?；诮颇Ｐ停捎肗CGA算法和蒙特卡洛模擬技術(shù)對(duì)確定性多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行6σ穩(wěn)健性優(yōu)化。6σ穩(wěn)健性優(yōu)化結(jié)果表明，車頂結(jié)構(gòu)在抗壓強(qiáng)度、覆雪強(qiáng)度、抗凹性能、前三階模態(tài)頻率滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，設(shè)計(jì)變量總質(zhì)量M減小3.59Kg，減幅達(dá)9.6％，同時(shí)各輸出響應(yīng)達(dá)到6σ質(zhì)量水平，響應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)變量和不確定性因素波動(dòng)的敏感性降低，穩(wěn)健性得到提高。基于綜合性能的車頂結(jié)構(gòu)6