汽車設計的多學科設計優化方法探究

趙陽　金星

摘 要：當前我國對于多學科優化設計的系統研究還處于初步階段，然而隨著社會經濟的飛速發展，在提升產品的質量以及設計效率方面取得的成就非常突出。就設計部門而言，如何設計一款既能有效保障汽車性能，又能合理控制制造成本的汽車，對于汽車行業在市場經濟發展當中的地位尤為重要。文章針對汽車設計的多學科設計優化方案進行了系統研究，提出一些意見僅供大家參考。

關鍵詞：汽車設計；多學科設計；優化；系統工程；工程設計

對于汽車設計來說，其是一項極為復雜的系統性工程，通常要涉及多個學科的系統化研究，同時還要對比以往的常規設計方案，從中找出缺陷并進行有效改進，這樣才能更好的推進整個汽車行業的可持續發展。所以逐步強化對汽車設計的多學科設計優化研究，充分運用先進的設計方案與技術，進而提升其設計水平，促進整個行業的發展。

1 多學科設計優化方式簡介

1.1 多學科設計優化概念簡述

多學科設計優化方案，通常需要在系統化的角度，針對汽車設計這一復雜工程及其相關的子系統進行整體化研究，從而設計出最為理想的汽車設計方案。其必須充分考量各個學科之間的交叉影響，探究出系統工程當中各個子系統之間的協同機制，并加以應用，這是一種全新的工程設計理念，必須引起設計者的高度重視。

1.2 多學科設計優化的研究方向及其相關內容

現如今我國對于汽車行業多學科設計優化方案的探究大多集中于，科學高效的多學科設計優化方案、系統之間的分析論證、軟件集成化與智能化研究以及高性能化的分布式計算系統等。當然，在這些研究內容當中，多學科設計優化方案是廣大設計者最感興趣的，其對整個汽車行業的發展尤為重要，可以有效促進汽車行業的可持續發展。

2 汽車設計中多學科設計優化方案應用的重要性分析

2.1 多學科設計優化

汽車設計的多學科設計優化，能夠將各個學科之間的應用研究以及工程系統當中的相互作用進行綜合性考量，從而使它們互相協同，為設計出一項綜合的、復雜的系統設計方法創造條件。同時，這種研究思路還可以拓展至與其聯系緊密的子系統當中，使其與主系統能夠良好的協作。多學科設計優化方案大多運用到汽車行業當中，其較為充分的運用空間探究出一系列科學高效的設計理念，從而使空間能夠得到最大化利用。與此同時，一套優良的設計理念能夠在縮減設計時間的基礎之上，提升設計效果，提升設計效益，使資源達到科學高效的應用。

2.2 多學科優化設計的標準化分類

對于多學科優化設計方案而言，通常可以劃分為方案設計、模型設計、圖紙繪制三個方面。設計者必須擁有非常充實的知識儲備，在設計的進程當中，要能夠合理的運用建筑學與經濟學的相關理論，在一定程度上還要能夠準確計量、靈活運用相關知識與技術。就這一方面而言，對于設計者的要求普遍較高，需要設計者的充分重視。

2.3 多學科優化設計的缺陷

就當前多學科優化設計的研究現狀而言，它的實際應用還處于初步探究階段，各個學科的學科交流還不夠充分，從而導致設計者在設計方案時經常出現斷檔現象，這對于提升工作效率極為不利，因為它會耗費大量的人力、財力以及時間。

3 汽車多學科設計優化整體分析

3.1 汽車子系統探究

通過對汽車各個子系統的研究可以發現，其如同錯綜復雜的網絡系統結構一樣，需要設計者改良以往的整體性優化方案，積極的運用分布式網絡理念進行系統優化。同時還要能夠在總體系統探究的基礎之上，對系統進行細化，使一些較為空洞復雜的設計系統細化成很多比較簡單易懂的子問題，然后再利用各個學科之間研究理念較為成熟的技術對其進行論證。這樣就能在最大程度上保障那些較為獨立的子問題之間的協調性，并對其進行優化整合，進而提升設計質量。

例如，可以將汽車系統設計劃分為推進動力、空氣動力學、結構探究、燃油經濟性、成本與投資收益率等幾個學科。由設計者對各個學科所涉及到的問題進行分析論證，使其構成一個較為完整的信息網絡，并對其進行優化整合，同時還必須注重各個鏈路之間的信息反饋，使得反饋機制與系統學科分析論證、總系統之間構成一個完整的設計回路，這對提升汽車系統設計的質量尤為重要。

3.2 汽車多學科設計優化所涉及問題探究

例如，在一個汽車系統的系統優化時，要求汽車能夠具有優良的低速加速能力，同時保障汽車的成本最低化，一般情況下人們普遍認為只要擁有較為優良的發動機性能以及較為輕巧的汽車結構，就能夠在一定程度上提升汽車的加速能力。然而實際情況下，如果想要提升汽車推進動力的成本，同時降低汽車的重量，這兩者之間擁有很大的分歧存在。設計者在進行優化設計時，就必須將汽車的設計成本、推動力、質量這三者綜合考量，盡量降低它們之間的分歧。就這一方面而言，設計者必須擁有充分的專業技能與靈活多變的設計思路，這對于提升汽車設計質量極為重要。

3.3 設計分析過程

在汽車進行多學科優化設計時，對于系統整體分析通常需要采用專用的系統軟件，對汽車的響應時間及敏感性進行精細化計算。之后利用彈性梁模型針對所設計的結構進行系統化處理，在這一過程當中，空氣動力學、計算機、網絡通信等學科的相關知識理論得到大量運用。設計者通常是基于車身的尺寸、車體承受力、彎扭系數等一系列客觀因素的限制，對車體質量進行了優化設計，并與模擬化計算出的實驗數據進行對照分析，進而換算出汽車燃油經濟性的實際效果，這樣可以在一定程度上針對多個學科之間的耦合設計變量進行系統化控制，進而確保各個學科的局部論證，能夠得到最大化利用，為提升設計質量提供便利。

4 結束語

對于多學科設計優化方案來說，它是一種充分利用多個系統之間的協同機制進行復雜系統優化的多學科探究理念。該種方案通常要求設計師在設計復雜系統時，要能夠充分考量各個學科之間的交叉影響，并采用科學合理的方法，使系統細分成以學科探究為基礎的模型，進而實現系統的優化整合。所以多學科設計優化方案的合理應用具有非常重要的探究意義，能夠為汽車行業的可持續發展奠定堅實的基礎。

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