響應面法在汽車側面結構多目標優化中的應用

孫喜龍,王登峰,榮寶軍,李汝恒

(1.大理大學 工程學院,云南大理 671003;2.吉林大學 汽車工程學院,長春 130025;3.一汽-大眾汽車有限公司,長春 130013;4.吉林工程技術師范學院 機械與車輛工程學院,長春 130052)

汽車側面碰撞是交通事故中一種常見的碰撞形式,但由于乘員的側面可壓縮空間小,發生側面碰撞后,對乘員的保護作用相對較弱,側面結構優化一直是學者的關注重點。為了提高汽車側面結構的抗撞性能,國內外學者在汽車側面碰撞領域進行多方面研究。

針對汽車B柱、車門等結構件進行優化,采用新材料,如熱成型鋼板[1-2]、泡沫鋁[3-4]、碳纖維[5]等材料改善側面抗撞性能;調整側面結構剛度梯度[6]等方法對側面抗撞性能進行分析;對氣囊[7-9]、安全帶[10]等部件進行優化設計,增強對乘員的保護;使用整車或簡化仿真模型,研究汽車側碰過程中,假人的傷害機理[11]等;上述研究側重于零部件的優化,利用仿真和試驗相結合的方法,進行單目標優化,其方案更依賴于開發者的設計經驗。

隨著數值模擬和優化理論的快速發展,許多學者在分析中引入近似模型和優化算法。Yildiz等[12]基于粒子群算法對車輛抗撞性能進行多目標優化,并對其有效性進行驗證。周利輝等[13]采用拉丁方試驗設計方法,結合BP神經網絡和多目標遺傳算法對汽車的側面結構進行多目標優化,即提高了側面結構的抗撞性能,又實現了車輛輕量化目標。Zhuang等[14]通過響應面近似模型,結合自適應加權的多目標優化對車身側面結構進行多學科協同優化,提高側面結構的抗撞性能。……