基于自适应响应面法的薄壁构件耐撞性优化设计.pdf

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1、第3期机械设计与制造2013年3月MachineryDesign&Manufacture175基于自适应响应面法的薄壁构件耐撞性优化设计吴旭，王显会，路先锋，魏然(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210093)摘要：薄壁构件在碰撞过程中产生垫}生变形吸收能量，从而保护整车中其它部件对提高薄壁结构的耐撞性能进行了研究．利用中心复合试验设计方案来选取设计点。根据这些设计点提供的数据通过最小二乘法建立了刚性板最大位移、撞击力峰值和总质量的高精度响应面。综合考虑安全性和轻量化要求，运用自适应v向应面优化算法对建立的响应

2、面进行求解计算，得到了一组最优变量值，为车身复杂结构的设计提供参考依据。关键词：耐撞性；试验设计；响应面法；优化设计中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1D01—3997(2013)03—0】75—03OptimizationfortheCrashworthinessofThin-WalledStructureBasedonAdaptiveResponseSurfaceMethodologyWUXu，WANGXian-hui，LUXian-feng，WEIRan(SchoolofMechanicalEng

3、ineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，JiangsuNanjing210093，China)Abstract：Aftercrashing，thethin-walledstructurewillbeplasticdistortion，andthemostofenergyisabsorbedinordertoimprovetheCrashworthiuessofthethin-walledstructure．Itselectsthedesignpointus

4、ingcentralcompositedesignDOEmethod，andbuildstheresponsesltrf~ce$ofrigidwall’smaximumdisplacement，crashpeakforceandtotalmassusingleastsquaremethodwiththeseselecteddesignpoints．Takingthesafetyandrequirementoflightweightintoconsideration，theadaptiveresponsesuora

5、cemethodologymethodisappliedtooptimizetheseresponsesuoCaces，producingagroupofoptimalvaluesandprovidingthereferencefordesigningofcomplexstructuresofvehiclebody．KeyWords：Crashworthiness；DesignofExperiment；ResponseSurfaceMethodology；OptimalDesign1引言截面形状对薄壁构件耐撞性能

6、的影响，而目前还没有文献中提到关于薄壁件的截面比、倒圆角等参数对其耐撞性能的影响。随着我国汽车保有量的逐渐上升，由于汽车交通事故造车将研究薄壁件的厚度、倒圆角、截面比三个因素对薄壁结构的人员伤亡及财产损失也逐年上升，因而就如何提高汽车耐撞性成为我国汽车科研领域得一个研究热点。而汽车车身结构大都是的耐撞特性影响，进行正交组合试验设计，在此基础上建立了二由冲压成型的钣金件通过焊接、螺栓等方式连接而成在碰撞过程阶响应面模型，并结合自适应响应面优化法对薄壁件的相关参数中，主要是通过薄壁构件发生塑性变形来吸收碰撞能量。因此

7、研进行优化，以便形成完整有效的薄壁结构的耐撞性优化方法。究具有典型形状薄壁构件耐撞性能，对于为整车中相关部件(如2研究方法及理论背景保险杠等)耐撞性研究具有十分重要的意义lII。2．1中心复合试验设计由于接触碰撞类的问题涉及到大位移和大变形及冲击载荷试验设计是以概率论和数理统计为理论经济地、科学地制且具有几何和材料非线性等多重非线性，使得其响应函数的导数定试验方案以便对试验影响因数进行合理地分析。构造出准确可往往是严重不连续的，这样通过传统的于基于梯度的寻优的方法靠的响应曲面的前提是合理、科学地安排设计点点。不合

8、理的设具有很大局限I生往往不能得到最优解。面对这一问题一种结合了计点会导致试验次数过多而响应面的精度又较低，甚至不能构造试验设计和数理统计的全局近似模型方法一响应面法，是解决问题的有效途径，已经被广泛地应用于结构的耐撞性问题研究。如出响应面。常见的试验设计方法有全因子设计、均匀设计、Box—文献121中对多边形的薄壁直梁及曲梁结构参数进行了优化；文献[31Behnken计