基于靜態(tài)剛度及動態(tài)剛度的車身輕量化仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)

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基于靜態(tài)剛度及動態(tài)剛度的車身輕量化仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)

當(dāng)前，汽車產(chǎn)業(yè)的市場條件和政府的相關(guān)規(guī)定不僅要求汽車制造商降低車輛的燃油消耗和車輛制造成本，同時還要求提高如乘員安全、操縱性能、駕駛舒適性以及客戶感知等其它產(chǎn)品特征的質(zhì)量。其中，乘員安全可以通過汽車的防撞性能進(jìn)行分類，汽車的操縱性能直接影響懸架的設(shè)計(jì)并取決于相對于汽車質(zhì)心的小彈性變形，客戶感知定義為提供一個“堅(jiān)實(shí)”的路感，改善常見的低頻問題，如座椅晃動和轉(zhuǎn)向柱顫抖等。

剛度和振動是兩個影響客戶感知的主要因素。一般來說，不合理的剛度設(shè)計(jì)會直接影響汽車的多個特征，如可靠性、耐久性、制造成本、操縱穩(wěn)定性、摩擦性能、油耗、安全性以及靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度下車輛的特征。研究了靜態(tài)和動態(tài)兩種不同情況下對噪聲、振動和舒適性（NVH）優(yōu)化的問題。

基于有限元方法對靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度的白車身（BIW）模型進(jìn)行了仿真模擬。采用拉丁超立方體抽樣（LHS）的方法對車輛的空間設(shè)計(jì)進(jìn)行抽樣。徑向基函數(shù)（RBF）用于生成選擇包括彎曲、扭轉(zhuǎn)、橫向剛度、縱向剛度以及基本自然頻率的獨(dú)立模塊。非線性約束用于對質(zhì)量最小化進(jìn)行優(yōu)化并能解決在兩種不同情況下出現(xiàn)的問題：①對僅存在振動情況下的車身模型進(jìn)行優(yōu)化；②是對需要同時考慮振動和剛度情況下的車身進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，在振動需求和剛度需求同時達(dá)到最優(yōu)的情況下，汽車NVH的性能會有所提高。這不僅減輕了汽車的質(zhì)量，而且也提高了車身結(jié)構(gòu)在靜態(tài)剛度和動態(tài)剛度下的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

刊名：International Journal of Vehicle Design（英）

刊期：2016年第4期

作者：Morteza Kiani et al

編譯：尹秋