论文将CAE延伸到摩托车总体设计阶段,在探讨摩托车总体配置和布局设计时,就对其各部件的动力性能匹配进行分析和结构优化设计,以避免由总体设计不当造成的振动,提高整车性能。论文以国家自然科学基金项目“基于集成产品模型的可重用设计理论和方法研究”(50375161)和重庆市重点科技攻关项目“摩托车产品智能化开发技术研究”(7823-10)为支撑,在摩托车有限元模型的基础上进行研究,主要包括以下几个方面的内容。①为在总体设计阶段对车架、摩托车整车进行性能分析,建立车架、整车的有限元模型。根据实验测试数据和有关标准规范,以总体设计阶段得出的车架几何模型为基础,通过模型简化、单元类型确定、网格划分、工况设置、边界处理、物理特性赋予等,建立车架的有限元模型。并基于此,建立整车的有限元模型,包括车架、发动机、悬架、轮胎、乘员、油箱等。②为了解车架、整车结构之间的关系和整个系统的动特性,对车架进行模态分析,对整车进行模态分析和频率响应分析,得出其固有频率和整车在常用转速范围内的振动数据。通过实验模态测试和整车振动测试,修改有限元模型并验证其正确性。③以减振和提高摩托车整车性能匹配为目的,在所建立的有限元模型的基础上,对车架和整车结构进行优化。根据动态分析得出的数据,建立结构优化的数学模型,使用改进的可行方向法,对车架和整车的板厚、管径及其壁厚、前后减振器的弹性系数和阻尼系数等进行寻优。使用最优值对摩托车进行分析,并与原车的振动情况对比。④为解决③中结构优化变量容易局部收敛和无法进行离散变量寻优的缺点,基于遗传算法,对摩托车整车进行了动力学性能的优化匹配。使用浮点数编码对连续变量寻优,使用二进制编码对连续和离散混合变量的寻优。得出了遗传算法的寻优跟踪图,使用最优值对摩托车进行分析,并与原车的振动情况进行了对比。⑤通过总结有限元建模、分析、验证的知识和数据,建立了摩托车辅助有限元分析系统,与分析软件集成使用,用以指导不同类型摩托车的有限元分析。开发了摩托车辅助结构优化系统,可以使用改进可行方向法和遗传算法对摩托车进行性能优化和匹配,提高了优化效率。