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精密铸铝件一体化设计及在车身轻量化中的应用

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汽车工程 2024年第1期46卷 179-186页

作者：谷先广陈红林俞陆新张代胜合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230051

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本... 详细信息

铝合金一体化精密铸造技术是实现汽车轻量化的重要方式之一。本文首先采用轻质铝合金材料、熔模真空吸铸工艺以及拓扑优化对白车身前副车架及仪表板横梁进行“材料-工艺-结构”一体化设计;其次对比一体化铝合金结构件的质量、研发成本、研制周期,较原钢制件大幅度降低;最后对加装一体化精密铸铝件的白车身进行刚度与模态的有限元仿真分析及台架试验。结果表明,一体化设计后,前副车架及仪表板横梁分别轻量36.6%、30.8%,同时白车身性能均满足设计要求。

关键词：精密铸造一体化设计轻量化仿真分析台架试验

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基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计

汽车工程 2020年第6期42卷 832-839,846页

作者：贺良国赵杰谷先广合肥工业大学机械工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230009

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截... 详细信息

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截面,并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。结果表明,优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时,显著减轻前端质量。

关键词：车身轻量化耐撞性多胞结构多目标优化

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考虑泊松效应的材料/结构一体化设计方法

复合材料学报 2017年第6期34卷 1252-1260页

作者：龙凯谷先广韩丹华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009

为实现含有不同泊松比组分复合材料的优化设计,并考虑宏观结构及复杂的边界条件,提出了考虑泊松效应的材料/结构一体化设计方法,其显著特征在于不同组分材料中引入了泊松比插值,假设宏观结构由周期性排列的复合材料组成,复合材料含两种... 详细信息

为实现含有不同泊松比组分复合材料的优化设计,并考虑宏观结构及复杂的边界条件,提出了考虑泊松效应的材料/结构一体化设计方法,其显著特征在于不同组分材料中引入了泊松比插值,假设宏观结构由周期性排列的复合材料组成,复合材料含两种各向同性且泊松比不同的组分材料,以静态问题中柔顺度最小化或动态问题中特征值最大化为目标以及宏微观体积比为约束建立了拓扑优化模型。采用均匀化理论预测了复合材料等效性能,推导了目标函数对宏微观密度变量的敏度表达式。分别采用密度过滤和敏度过滤来消除宏微观拓扑优化中的不稳定性现象。采用优化准则法分别更新宏观、微观密度变量,考察了微观体积比和组分材料泊松比参数对优化结果的影响。三维数值算例结果表明所提出的一体化方法具有可行性和优越性。

关键词：拓扑优化一体化设计正泊松比负泊松比泊松效应

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基于组合聚类的智能汽车横向稳定性判别方法

汽车工程 2020年第11期42卷 1497-1505页

作者：谷先广孟科委姚鑫鑫汪洪波合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230009 太航常青汽车安全系统(苏州)股份有限公司苏州215100

在研究传统车辆稳定性判别方法的基础上,基于神经网络和聚类分析的理论,提出了一种车辆横向稳定性判别方法。采用SOFM神经网络和K均值聚类相结合的组合聚类法,对采集的车辆行驶参数进行离线聚类分析,得到各聚类中心及其稳定性等级。应... 详细信息

在研究传统车辆稳定性判别方法的基础上,基于神经网络和聚类分析的理论,提出了一种车辆横向稳定性判别方法。采用SOFM神经网络和K均值聚类相结合的组合聚类法,对采集的车辆行驶参数进行离线聚类分析,得到各聚类中心及其稳定性等级。应用均值法在线更新聚类中心,计算实时数据与聚类中心的距离,根据距离最小准则进行车辆稳定性实时判别。以轮胎力法为基准对该稳定性判别方法性能进行分析,最后将判别结果作为稳定性控制策略介入控制的依据,通过CarSim/Simulink联合仿真和硬件在环试验,验证了该稳定性判别方法的有效性和准确性。

关键词：智能汽车稳定性判别数据挖掘自组织特征映射 K均值聚类

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基于改进黏菌算法的车身结构耐撞性优化

基于改进黏菌算法的车身结构耐撞性优化

2022中国汽车工程学会年会暨展览会

作者：宋净汪婷俞陆新谷先广合肥工业大学

为提高汽车的结构耐撞性,文章将改进的离散黏菌算法(Slime Mould Algorithm,SMA)应用于汽车前端关键吸能件,并对其进行耐撞性离散优化。基于试验验证的整车碰撞有限元分析模型,结合试验设计、最小二乘支持向量回归(Least Squares Suppor...

为提高汽车的结构耐撞性,文章将改进的离散黏菌算法(Slime Mould Algorithm,SMA)应用于汽车前端关键吸能件,并对其进行耐撞性离散优化。基于试验验证的整车碰撞有限元分析模型,结合试验设计、最小二乘支持向量回归(Least Squares Support Vector Regression,LSSVR)模型和改进的离散SMA算法,以增大吸能为优化目标,对汽车前端结构进行离散优化。结果表明:优化后的汽车前端结构与初始设计相比,整车耐撞性得到了提升,并且质量也得到了减小。

关键词：

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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薄壁结构抗弯性能多目标优化设计方法研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2015年第4期38卷 446-449,462页

作者：徐小东谷先广安徽交通职业技术学院汽车与机械工程系安徽合肥230051 合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

薄壁吸能结构的抗弯性能评估是多方面的,并且各个质量特性之间可能会发生相互冲突。因此,薄壁结构弯曲吸能特性的优化设计非常困难。为了解决上述问题,文章提出了一种结合试验设计技术、径向基函数近似建模技术、序列采样策略和多目标... 详细信息

薄壁吸能结构的抗弯性能评估是多方面的,并且各个质量特性之间可能会发生相互冲突。因此,薄壁结构弯曲吸能特性的优化设计非常困难。为了解决上述问题,文章提出了一种结合试验设计技术、径向基函数近似建模技术、序列采样策略和多目标粒子群算法的序列近似多目标优化设计方法,进行了薄壁结构的弯曲吸能特性优化设计。优化结果表明,该方法提高了薄壁结构的弯曲吸能特性,比传统的优化方法具有更高的优化设计效率;并且在相同的求解效率下,序列采样策略比常规采样策略具有更高的精度,能大幅提高产品的设计质量。

关键词：径向基函数薄壁结构多目标优化序列近似

基于行人小腿保护的保险杠结构稳健性优化设计

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中国机械工程 2015年第7期26卷 982-987页

作者：钱立军宋佳谷先广合肥工业大学合肥230009

为了增强保险杠结构的小腿保护功能,提出了将试验设计技术、径向基函数近似建模技术、全局优化算法和基于蒙特卡罗模拟技术的6σ质量设计相结合的稳健性优化设计方法,并应用该方法进行了保险杠结构的优化设计。优化结果表明,该方法大大... 详细信息

为了增强保险杠结构的小腿保护功能,提出了将试验设计技术、径向基函数近似建模技术、全局优化算法和基于蒙特卡罗模拟技术的6σ质量设计相结合的稳健性优化设计方法,并应用该方法进行了保险杠结构的优化设计。优化结果表明,该方法大大提高了车辆的行人保护功能。由于在优化过程中考虑了设计变量的不确定影响,该方法比确定性的优化方法更具有可靠稳健性。因此,从一定程度上讲,该方法是一种求解复杂工程问题的稳健性优化设计方法,深入应用该方法能大幅提高产品的设计质量。

关键词：行人保护保险杠结构蒙特卡罗模拟稳健性优化

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载荷变化时准双曲面齿轮副啮合参数演变分析

振动与冲击 2021年第20期40卷 143-149,176页

作者：王笑乐卢剑伟杨士钦谷先广安徽农业大学工学院合肥230036 合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 江淮汽车有限公司技术中心合肥230601

对准双曲面齿轮副进行不同载荷下的承载接触分析(loaded tooth contact analysis,LTCA),获得等效啮合力、承载传动误差、综合弹性变形、时变啮合刚度及实际重合度等参数。对比了LTCA与加载接触试验得到的齿面啮合印痕,分析了载荷大小对... 详细信息

对准双曲面齿轮副进行不同载荷下的承载接触分析(loaded tooth contact analysis,LTCA),获得等效啮合力、承载传动误差、综合弹性变形、时变啮合刚度及实际重合度等参数。对比了LTCA与加载接触试验得到的齿面啮合印痕,分析了载荷大小对啮合参数的影响。结果表明,载荷变化对啮合力、传动误差、啮合刚度及重合度等参数的影响显著,传动误差及啮合刚度曲线随载荷增大呈显著非对称特征。载荷较低时,实际重合度随载荷增加上升明显,载荷达到一定幅值后其变化趋于平缓。获得的时变啮合参数能够准确反映准双曲面齿轮副不同载荷下的啮合特征,为准双曲面齿轮系统不同工况下的动态啮合特性及动力学行为分析提供了支持。

关键词：准双曲面齿轮副载荷变化承载接触分析啮合参数演变分析

基于GWO-KRG近似模型的乘员约束系统可靠性优化设计

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汽车工程 2021年第6期43卷 870-876,884页

作者：谷先广高梦琳王笑乐黄岳竹合肥工业大学汽车与交通工程学院合肥230009 合肥工业大学智能制造技术研究院合肥230009 太航常青汽车安全系统(苏州)股份有限公司苏州215100

为提升乘员约束系统安全性能,本文中将近似模型参数优化技术应用于约束系统可靠性优化设计中。首先建立某车型驾驶员侧约束系统仿真模型,并基于实车碰撞试验结果对仿真模型进行验证,然后采用灰狼优化(GWO)算法优化克里金(KRG)模型的相... 详细信息

为提升乘员约束系统安全性能,本文中将近似模型参数优化技术应用于约束系统可靠性优化设计中。首先建立某车型驾驶员侧约束系统仿真模型,并基于实车碰撞试验结果对仿真模型进行验证,然后采用灰狼优化(GWO)算法优化克里金(KRG)模型的相关参数,得到高精度的GWO-KRG近似模型。最后,基于GWO-KRG近似模型和可靠性优化方法对约束系统进行优化设计。结果表明:GWO-KRG近似模型能提供更准确的预测响应值;经可靠性优化后的约束系统安全性能得到提高的同时可靠性也得到保证。

关键词：乘员约束系统灰狼优化克里金近似模型可靠性优化设计