某微客车门静动态性能分析及结构件料厚多目标优化.pdf

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1、某微客车门静动态性能分析及结构件料厚多目标优化Theanalysisofstaticanddynamicperformanceandmulti··objectiveOptimizationforthethicknessofstructurepartstoamini·-passengervehicle姓江苏大学2014年6月独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大

2、学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：训次论而l牛年多月／b日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供

3、查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密口。学位论文作者签名：纠本论刻4年易月Io日指导教师签名：劲／侔日江苏大学专业硕士学位论文摘要为满足当今社会对资源和环境的需求，汽车正向着轻量化的方向发展。车门作为车身设计的一部分，对汽车总质量的影响也是不容忽视的，对车门轻量化技术的研究己成为当今汽车行业重要的研究领域之一。在车门质量减少的同时应该保证其刚度、强度、模态等静动态性能也满足要求，因

4、此要对车门结构进行多工况条件下的多目标的优化设计。本文围绕国内某企业微型客车右前车门的开发，为实现车门结构的轻量化，主要做了如下的研究：首先，使用3D建模软件CATIA建立车门的每个零件的三维模型；利用有限元前处理软件HyperMesh对车门结构进行有限元划分，并建立车门的侧向弯曲刚度、垂直刚度和自由模态的仿真分析模型；用Optistruct计算出车门结构侧向弯曲刚度、垂直刚度和一阶模态频率的初始值；通过对模态的仿真值与实验值进行误差分析，验证有限元模型的精度，证明仿真分析的结果可靠；同时，通过在车门右上角增加z型板，

5、使得侧向弯曲刚度经初步优化之后有很大的富余，为车门轻量化提供空间。其次，采用Plackett．Burman试验设计的方法筛选出对车门响应影响比较显著的零件，以这些零件的料厚作为优化设计的变量；运用Hemmersly试验设计方法采集设计变量与车门侧向弯曲刚度、垂直刚度和一阶模态频率的样本值，并根据试验设计结果利用最小二乘法建立设计变量与侧向弯曲刚度、垂直刚度和一阶模态的近似响应面模型；基于决定系数和调整的决定系数对近似模型进行误差分析，并通过检测各响应在样本点集处的相对误差来检测近似模型的精度，确保其可以代替有限元模型用

6、于后期的多目标优化设计中。最后，采用多目标遗传算法对车门的静动态性能进行优化。以车门的质量最小、垂直刚度最大为优化目标，车门的侧向弯曲刚度和一阶模态频率均能满足要求为约束条件，建立车门结构多工况多目标条件下的优化模型，在近似模型的基础上，计算得到Pareto非劣解集，并根据工程实际挑选满意解；最终优化结果使得车门质量减少了3．88％，同时车门的刚度性能取得明显的提高，模态特性也有所改善，达到了预期的优化设计目标；然后，在有限元模型的基础上验证优化结某微客车门静动态性能分析及结构件料厚多目标优化果，发现近似模型的仿真值与

7、有限元模型的计算值之间的相对误差较小；另外，由于优化后车门外板料厚减小，可能会对抗凹性能有影响，因此用Optistruct分析车门外板的抗凹性，分析结果显示外板的抗凹性满足要求。以上结果表明本研究所采用的优化设计方法有效可靠。本课题来源于某汽车研发公司，并以真实模型为依据，在优化过程中融入了试验设计和近似模型的方法，大大提高了工作效率，最终得到了可靠的优化结果，具有十分重要的工程意义和现实价值。关键词：轻量化，结构件，有限元法，试验设计，多目标优化II江苏大学专业硕士学位论文ABSTRACTTomeettheneedo

8、foursocietyontheresourcesandtheenvironment，vehicleisdesigningtowardsthedirectionoflightweight．Thevehicledoor，aspartofvehiclebody，itsimpactonthetotalweightofthevehicle