论文部分内容阅读
汽车工业的发展永远围绕着节能、安全、环保这三大主题。对汽车进行轻量化优化设计对促进节能减排的实现意义重大,然而,轻量化设计的同时必须以汽车的安全性为前提。客车具有载客量大、单位运输成本低、灵活方便的特点,在公共交通事业中占有很大比重,地位重要。目前,客车车身的重量约占整车质量的30%-50%。据研究数据显示,若汽车整车重量下降10%,燃油效率可提高6%-8%。在空载情况下,约70%的能耗消耗在车身质量上。因此,在不牺牲汽车安全性的同时对客车车身进行轻量化设计是十分必要的。对于电动大客车而言,由于本身的动力系统使其整备质量比传统客车的整备质量更大,因此对轻量化的需求更为强烈。本文基于客车侧翻安全性,对某电动大客车车身骨架进行了轻量化优化设计,并通过对比分析优化前后的车身结构性能以检验本文所确定的轻量化方案是否可行。本文首先对电动大客车车身骨架进行有限元建模,并对原始客车车身骨架结构进行刚度、强度以及低阶模态分析。其次按照国家标准建立客车侧翻试验平台有限元模型,进而进行客车侧翻碰撞安全性分析。然后,对客车车身结构进行侧翻碰撞贡献度分析,筛选出对减重敏感,但对侧翻安全性不敏感的零部件。最后,以筛选出零部件的厚度作为设计变量,以客车车身骨架质量最小、刚度最大为目标,以车身骨架侧翻碰撞最大变形时刻侧围立柱到生存空间的距离均大于零为约束进行多目标优化设计。本文通过均匀试验设计方法得到一系列样本点,并以此构造径向基函数神经网络(Radial Basis Functions,RBF)近似模型,以非支配排序遗传算法(Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-II)作为多目标优化算法,得到最终优化结果。将优化后的车身骨架各项性能与原始车身结构对比,结果表明,优化后的大客车车身骨架保持了客车车身结构原有刚度、强度、低阶模态性能基本不变,侧翻安全性符合GB17578-2013《车上部结构强度要求及试验方法》要求的情况下实现轻量化设计,使客车车身骨架减重240kg,减重率达到9%,减重效果明显。