概念设计中车身地板多目标拓扑优化的实现

针对承载式车身地板结构的特点,在某款车型车身地板总成自重得到控制的情况下,利用OptiStruct模块对其多工况刚度、各阶频率进行了多目标拓扑优化。实例论证了应用有限元法进行机械承载结构多目标综合拓扑优化设计是一种有效的优化方法,可为机械结构及零部件结构设计提供重要的概念参考。     

一种基于多目标优化的制动器底板轻量化设计方法研究

【目的】汽车轻量化技术是汽车节能减排的重要手段,加快汽车轻量化技术的发展具有重要现实意义。【方法】课题组以减小底板体积、保证疲劳寿命为优化目标,采用计算机辅助集成技术对制动器底板进行轻量化设计。首先,对底板进行有限元分析,确定轻量化设计的目标区域;其次,根据优化目标建立相应的CAD模型,使用局部应力应变法计算底板的疲劳寿命;最后,通过ISIGHT集成CATIA、ABAQUS和MATLAB对制动器底板进行轻量化设计。【结果】该轻量化方法可以同时对制动器底板上的多个目标尺寸进行优化,使其质量减少了9%,轻量化效果明显。【结论】该轻量化方法同样适用于其他机械零件,借助于该方法对汽车零部件进行轻量化设计有着非常重要的工程价值。     

基于多目标响应面的整车轻量化研究及应用

为了在保证整车各学科性能的基础上有效实施车身减重,进行了基于多学科多目标响应面的整车强量化研究及实践,首先建立碰撞、NVH以及结构刚度领域所关注性能的响应面,进一步建立质量的响应面,然后以性能为约束,获取质量的最小响应。实践证明,该方法可在不降低整车当前所关注性能的基础上,整车质量减少10.5kg。     

结构优化设计在客车车身轻量化的运用

客车车身的轻量化不仅可以节省车辆的制造材料,还能在很大程度上增加车辆的流动性及经济性。本文充分阐述了客车车身轻量化的方法——结构优化设计。首先叙述该方法在客车车身轻量化中的应用历史和现状;然后简要介绍几种常见的结构优化技术;最后以典型客车车身构建为例,分析客车车身轻量化的过程。在以上论述中,本文对优化设计的关键性问题进行了分析研究,并对结构优化设计的未来发展进行展望和憧憬。     

冷藏车隔热厢体多目标设计优化

针对冷藏车厢设计中的多目标问题,考虑到车厢体传热、车厢密封性、货物呼吸热、以及车厢主要设计变量的实际约束条件,以车厢体传热系数最小与车厢内空间体积最大为目标函数,建立了冷藏车厢优化设计模型,利用Matlab软件对冷藏车厢进行参数优化,分析了不同参数条件下车厢体传热系数与最佳车厢体隔热材料厚度。结果表明:该优化方法可适用于冷藏车隔热厢体的优化设计,不同条件下对应的车厢体隔热材料最佳厚度与传热系数各不相同,当车速为零、车厢体隔热材料导热系数分别为0.007、0.023、0.030、0.042、0.045 W/(m·K),同时满足最佳车厢体传热系数与车厢内体积最大条件,对应的车厢体隔热材料最佳厚度分别为0.07、0.14、0.16、0.19、0.20 m;传热系数分别为0.098 5、0.160 3、0.182 3、0.213 9、0.217 6 W/(m2·K),车速越高,车厢体最佳隔热材料厚度越小、传热系数越大,车厢体隔热材料最佳厚度与车厢体传热系数呈正相关性。     

铰接式客车车身骨架轻量化研究

对某18 m低入口后置铰接式城市客车车身进行有限元分析获得车身强度分布情况,在此基础上,采用正交法和交互调整相结合的方法对车身骨架进行轻量化改进设计。对重要构件安排正交计算,进行不同工况水平下的多次计算,以轻量化为目标确定最佳的改进方案,对强度、刚度影响小的构件,则直接进行改进。优化后的轻量化模型满足客车的强度、刚度要求,且轻量化效果显著,为铰接式客车车身骨架的轻量化设计提供了参考依据。     

车身焊点布置优化研究

以某款车身为研究对象,对已有焊点布置进行拓扑优化,在保证车身综合性能条件下进一步减少焊点数量。首先建立弯曲工况、扭转工况和模态工况,分析其刚度、强度以及模态,然后利用拓扑优化对焊点进行优化布置。焊点拓扑优化以车身焊点体积最小为优化目标,以保证原有弯曲、扭转以及模态工况下的性能为约束条件,设计变量为焊点单元密度。最后,通过仿真对比验证基于拓扑优化车身焊点的优越性。结果表明,车身焊点数量由3841降到3786,减少了55个焊点,基于拓扑优化后的车身综合性能基本保持不变,有效降低了成本。     

新能源汽车车身轻量化设计方法研究

车身是新能源汽车直观的外在表现形式,同时也是汽车设计中占重要地位的研究对象。在新能源汽车中,车身的质量约占整车总重量的35%左右,因此通过设计使车身轻量化,可以提高车辆的动力性和经济性。本文通过对车身材料方面进行选择及设计,以此来达到轻量化的目的。     

多邻域结构多目标遗传算法

为了解决应力约束类桁架结构的尺寸优化多目标问题,提出一种多领域结构的多目标遗传算法应用于尺寸优化设计。利用个体之间欧氏距离信息,将种群划分为多个领域以形成多个小生境种群。该算法为每个个体提供一定数量的邻居个体,并规定只能同邻居个体进行交叉变异操作,通过实验分析了不同邻居规模对算法性能的影响。将新算法与其他经典算法在18个标准测试函数上进行了仿真分析,结果表明,所得到的Pareto前端分布更加均匀且更加逼近真实Pareto前端,具有良好的收敛性和多样性。将该算法应用于经典的25杆空间桁架结构优化的求解,获得Pareto前端更均匀,收敛性更好,相对于其他的优化算法具有更好的优化效果。该算法在程序设计、求解空间及其方法通用性等方面表现出良好的性能,并且简单、实用,更加适合于工程实际应用。     

基于试验设计的汽油机进气系统参数多目标优化

以集成优化方法为基础,建立汽油机进气系统优化流程,结合发动机循环模拟工具Boost进行计算,并通过试验对模型进行了验证.以标定转速下的进气系统几何参数(进气管长度、直径、谐振腔容积)、点火提前角与循环喷油量为设计变量,应用DOE试验方法,对发动机性能进行多目标优化计算,归纳了进气系统关键参数对整机性能的影响及各变量参数对发动机性能的影响规律,总结了进气管长度对发动机速度特性的影响,为进气系统优化设计提供了一种高效快捷的方法.     

基于平顺性的空气弹簧车辆的多目标参数优化

采用线性化方法对空气弹簧的非线性数学模型进行处理,并在1/2车辆模型的基础上,考虑垂直和俯仰两个方向的振动,使用多目标及遗传算法相结合的方法,对车辆系统的平顺性进行优化。结果表明,优化后的车辆平顺性的各项指标有了不同程度的改善,为进一步对车辆设计参数的选择打下了良好的基础。     

基于双层分式规划的种植结构多目标模型研究

构建了基于双层分式规划的种植结构多目标优化模型,并通过交互式模糊规划方法进行求解。该模型可以定量得到研究区域在最小灌溉水量情况下的最大种植收益,避免多目标模型求解过程中的主观性;可以兼顾并综合上层管理者和下层管理者的种植方案决策。将构建的模型及相应求解方法应用于黑河中游甘州区、临泽县、高台县的种植结构优化中,并将优化结果与实际结果进行对比,结果发现:优化的种植结构整体效益增加3.2×108元,整体用水量减少1.3×109m3,单方水种植效益比实际增加了1.94元/m3,得到的结果验证了模型及求解方法的可行性。构建的模型与得到的优化结果可为黑河中游及类似地区作物种植结构优化提供理论依据与决策支持。     

算法在多目标优化问题中的仿真应用

综合了PSO算法应用于求解多目标问题的一些思想,引入罚函数对约束条件进行处理,并利用均值的概念来计算选取PSO算法更新方程中的全局最优值,从而使算法在最优解的引导下,跳出局部最小值,更快地向Pareto最优解前沿收敛。压缩弹簧多目标优化设计实例证明了所提出算法的有效性。     

拖拉机最终传动多目标模糊可靠性优化设计

综合考虑拖拉机单级外啮合直齿圆柱齿轮最终传动的承载能力、结构、齿面磨损和传动效率等问题,应用模糊数学和可靠性理论以及多目标优化技术对该机构进行设计.建立了以机构的体积和两齿轮的最大滑动系数最小、效率最高为目标函数,以模数、小齿轮齿数、齿宽和啮合角为设计变量的多目标模糊可靠性优化设计数学模型,应用多目标优化的模糊解法和遗传算法对其进行求解.在保证最大滑动系数不超限的前提下,模糊可靠性优化设计方案比常规可靠性优化设计和原设计方案体积分别减小1.55%和6.74%,且传动效率得以提高.     

基于多目标优化的钢管拉拔成形过程设计

针对钢管在拉拔成形中出现的拉拔力过大、成形后钢管的残余应力大的问题,提出了基于FEM-ANN-MOGA方法的拉拔过程优化方案。结合正交设计、有限元模拟技术和BP神经网络,建立了拉拔应力、残余应力与成形参数之间多目标优化的非线性映射模型。采用基于向量评价的多目标遗传算法和小生境技术,求得了均匀分布的Pareto最优解。通过定义满意度函数,选出了符合要求的满意解,并对其进行了仿真。仿真结果与优化结果基本吻合,验证了该优化方法的正确性与可行性。     

多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法

为了提高多目标粒子群算法求解多目标问题的性能,改善算法的收敛性,提出一种多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法。首先,以一种环形链式拓扑结构,将种群划分为多个邻域,每个邻域之间相互交叉重叠,并针对不同位置的粒子,进行不同的速度和位置更新策略。其次,对所有粒子采用速度钳制策略,并引入差分进化策略对粒子进行扰动,从而进一步提高算法的多样性。通过14个无约束和3个有约束函数仿真实验,表明该算法相对于NSGA-II、SPEA2、MOEA/D-DE、SMPSO和OMOPSO算法,获得Pareto解集分布更加均匀,算法的收敛性和多样性也更好。为了进一步验证算法的可行性和有效性,将其应用于72杆桁架结构尺寸设计,并与其他优化方法进行了比较,结果表明该算法获得的Pareto前端更均匀,收敛性更好。     

油菜钵苗移栽机双五杆栽植机构多目标优化设计

针对双五杆栽植机构结构复杂、参数多,用传统的解析法设计较为困难的实际问题,分析了油菜钵苗移栽机双五杆栽植机构的工作原理和运动特性,构建了该机构多目标优化设计模型,借助Matlab软件开展了多目标优化设计模型的求解和参数分析,并结合高速摄像技术开展了该机构多目标优化设计模型与实际轨迹一致性的验证。结果表明:机组前进速度为0.3 m/s、栽植频率为60株/min时,栽植株距和轨迹高度均为300 mm,入土轨迹与出土轨迹具有较高垂直度和重合度,栽植轨迹最低点鸭嘴器水平方向速度为0.04 m/s,接近零速栽植,满足油菜移栽要求。