微客滑移门虚拟样机及多目标轻量化开发

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当前,汽车轻量化技术已经成为了汽车领域的研究热点。滑移门作为汽车车身中大型的覆盖件,其性能的优劣对整车的美观性、安全性以及使用性能具有极其重要的影响,因此在对滑移门进行轻量化优化的同时,要保证滑移门的性能满足设计要求。本文以企业某款微客车型的滑移门为研究对象,开展了滑移门的布置设计、虚拟样机分析、有限元建模与性能分析、多目标轻量化优化研究。具体的研究内容与成果如下:  (1)首先根据整车造型确定了滑移门的A面,以主断面为依据完成了滑移门导轨、铰链、限位器、门锁、内外手柄以及加强件的布置,然后对滑移门的内外板、导轨、铰链、限位器、密封条进行设计,最后通过建立滑移门的虚拟样机模型,对滑移门进行运动学性能分析,验证滑移门布置设计的合理性。  (2)将滑移门模型导入到有限元软件HyperMesh中进行几何处理和网格划分,并对划分完成的网格进行质量检查,根据实际工况,构建滑移门模态、扭转刚度、下垂刚度、侧向弯曲刚度以及抗凹性的有限元模型,得出各项性能的仿真数值,将其与企业规定的性能标准进行对比,结果表明滑移门各项性能均符合设计要求,但仍然存在较大的优化空间。  (3)根据滑移门的有限元分析结果,基于参数试验设计和灵敏度分析筛选出对滑移门各性能响应贡献量较大的8个零件厚度作为设计变量。通过最优拉丁超立方试验设计方法设计样本点,利用有限元软件采集样本数据,根据样本数据和响应面近似模型原理,创建滑移门模态、刚度、抗凹性以及质量的近似模型,并根据适应度图以及精度参数验证近似模型的准确性。最后,将滑移门质量最小,一阶模态频率值最大以及侧向弯曲刚度最大变形量最小作为目标,以滑移门其他性能满足企业规定的性能标准为约束条件,构建了滑移门的多目标优化模型,从Pareto非劣解集中得到符合要求的最优解。优化后的滑移门不仅各项性能符合设计要求,并且滑移门质量减重比达6.07%,滑移门侧向弯曲刚度的最大变形量减少了9.03%,滑移门的一阶模态频率值增加了4.08%。  (4)采用蒙特卡洛模拟中的描述性抽样技术,以滑移门多目标优化中得到的最优解作为不确定因素,对滑移门进行稳健性和可靠性的分析,最终得到滑移门各响应函数的Sigma质量水平和可靠度分别为8Sigma和1,因此优化后的滑移门结构具有良好的稳健性。
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