基于多目標(biāo)優(yōu)化的客車車身骨架輕量化設(shè)計(jì).pdf

1、客車車身作為公交客車中重要的組成部分，并作為公交客車主要的承載部件，由于車身質(zhì)量占整車質(zhì)量的較大比重，因此合理的車身骨架輕量化設(shè)計(jì)對(duì)降低整車質(zhì)量有著十分重要的意義。本文主要以河北潔神新能源科技有限公司的G610A-PD型純電動(dòng)公交客車為研究對(duì)象，搭建了基于多目標(biāo)優(yōu)化的車身骨架輕量化設(shè)計(jì)平臺(tái)，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)分析了此純電動(dòng)公交客車整車車身骨架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并依據(jù)該公交客車車身骨架的特點(diǎn)對(duì)整車車身骨架結(jié)構(gòu)的幾何

2、模型進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化，隨后建立了車身骨架有限元模型。確定了公交客車的一般行駛工況以及電動(dòng)公交客車車身骨架的技術(shù)指標(biāo)。
　　(2)分析了公交客車在各工況下的載荷及相應(yīng)的約束條件，研究了公交客車在各個(gè)工況下的強(qiáng)度與剛度情況，并重點(diǎn)研究了扭轉(zhuǎn)工況下的扭轉(zhuǎn)剛度以及在各工況下的車身骨架處的開(kāi)口變形，完成了相關(guān)的技術(shù)評(píng)價(jià)?；谀B(tài)分析理論，對(duì)車身骨架進(jìn)行了各階模態(tài)頻率與振型的分析與評(píng)價(jià)，分析了該車身骨架的動(dòng)態(tài)剛度特性，著重研究了車身骨架前十階

3、模態(tài)特性，為進(jìn)一步結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了重要依據(jù)，并為車身骨架輕量化設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。
　　(3)基于ISIGHT在客車車身骨架多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)客車車身骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化，主要通過(guò)利用集成ANSYS大型有限元分析軟件來(lái)搭建多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)，利用 APDL語(yǔ)言搭建可視化模型，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模、自動(dòng)仿真從而達(dá)到自動(dòng)優(yōu)化的效果。提出了一種基于多目標(biāo)優(yōu)化的車身骨架輕量化設(shè)計(jì)的新方法。
　　(4)在完成多目標(biāo)優(yōu)化之后，最終會(huì)得

4、到一系列的Pareto解，依據(jù)實(shí)際工程需要確定最優(yōu)解，完成車身骨架的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在本次優(yōu)化過(guò)程中，由于著重考慮的是車身質(zhì)量問(wèn)題，因此在Pareto解中主要傾向的選擇是使車身骨架質(zhì)量達(dá)到最輕的解，依據(jù)此原則得到了最終的設(shè)計(jì)變量的求解值。在整個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，基于ISIGHT的車身骨架輕量化優(yōu)化算法易于選擇，結(jié)果獲取方便，優(yōu)化思路明確，可以顯著的提高優(yōu)化效率與降低不必要的人為錯(cuò)誤。對(duì)于像這種大型、復(fù)雜的車身骨架多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)

5、計(jì)問(wèn)題，利用該方法有顯著的優(yōu)勢(shì)與前景。
　　(5)確定了車身骨架的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，并具體給出了各優(yōu)化桿件的尺寸厚度方案。優(yōu)化結(jié)果顯示在保證車身骨架扭轉(zhuǎn)剛度及一階扭轉(zhuǎn)頻率不降低的情況下達(dá)到了在輕量化效果，并驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)改進(jìn)后車身骨架在各個(gè)工況下的強(qiáng)度、剛度以及車身骨架的開(kāi)口變形，并對(duì)車身骨架的前十階模態(tài)的動(dòng)態(tài)剛度特性進(jìn)行了驗(yàn)證，最終車身骨架質(zhì)量由1840kg下降到1717kg，車身骨架質(zhì)量減重約123kg，約占整車車身骨架的6.7％。扭