纯电动汽车白车身多目标轻量化优化设计研究

作     者：赵笠程 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢晖

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：数值模拟 轻量化 响应面模型 尺寸优化 多目标优化 试验验证 

摘      要：汽车的轻量化技术已经成为未来汽车行业的一个重要研究方向。目前轻量化技术的研究较多,但理论体系和优化方法的流程没有统一,需要进一步完善。本文将多工况优化和多目标优化等现代设计方法加以运用,并结合近似模型和数值优化方法对白车身进行轻量化设计,并探讨各纯电动汽车白车身的零部件经优化后白车身整体静态性能和模态性能变化。本论文主要涉及的研究内容如下:一、将纯电动汽车的白车身三维模型导入到hypermesh中,对其模型在不影响基本性能和改变重要结构的情况下进行适当的简化,根据汽车行业有限元建模的标准对白车身进行数值建模,根据施加的约束条件,分析此款纯电动汽车白车身的基本性能。二、分析纯电动汽车的白车身各项性能对各零件厚度的灵敏度,进行了纯电动汽车白车身的模态以及弯曲和扭转刚度的灵敏度分析,然后进行相对灵敏度分析,挑选出对弯扭刚性性能和模态性能敏感的部件进行尺寸优化,挑选出相对灵敏度都较大的零部件进行多目标优化,对单一性能敏感的零部件分别进行多工况的尺寸优化。三、使用最优拉丁超立方体设计方法构建所选组件以建立多目标优化响应面模型,然后使用交叉验证方法来验证响应面的准确性。验证后,采用多目标遗传算法,结合响应面的近似模型,得到了一系列用于多目标优化的pareto前沿解,并选择了最优化解。四、试制优化后的纯电动车白车身,对白车身进行刚性性能试验,试验结果与仿真结果进行对比。验证结果表明,优化后的仿真数据与试验数据的误差在5%之内,证明优化方法可行,可以应用于轻量化技术领域。进一步证明了该优化方案的可行性。