基于多学科优化的整车轻量化设计研究

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汽车轻量化技术的研究与进展

ｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｆｕｔｕｒｅｔｒｅｎｄｓｏｆａｕｔｏｍｏｔｉｖｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａａｎｄｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄｆｒｏｍｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ：ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｔｈｅｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｖｉｅｗｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｉｚｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｓｈａｐｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｄｅｓｉｇｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ａｎｄｉｔｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌ，ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ，ｐｌａｓｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；

新能源汽车轻量化设计及性能优化研究

新能源汽车轻量化设计及性能优化研究近年来，随着环境污染问题的日益严重以及国家对能源产业的支持力度，新能源汽车成为了汽车产业的一个重要发展方向。

新能源汽车相比于传统燃油车，无论是在环保性能还是运行成本方面都具有巨大的优势。

其中，轻量化设计和性能优化研究成为了新能源汽车发展领域的重点。

一、轻量化设计原理新能源汽车轻量化设计的目的是通过减轻车身的质量，提高整车的能源利用效率，从而达到减少能源消耗和减少排放的效果。

轻量化设计的理论基础是材料力学和结构力学，主要涉及到材料的选择、结构设计和制造工艺等方面。

1.材料的选择在新能源汽车轻量化设计中，合适的材料选择是至关重要的。

首先需要选择用于车身构造的材料，常用的包括铝合金、镁合金、高强度钢、碳纤维等。

同时，还需要选取适合各个零部件的材料，例如轮毂、车轮等。

2.结构设计结构设计是新能源汽车轻量化设计中的关键环节，它涉及到车身结构的各个方面，包括设计思路、设计方法、设计函数和参数等。

结构设计旨在通过改变车身结构、优化设计方案等方法来减轻车身质量。

3.制造工艺新能源汽车轻量化设计的成功还离不开选取合适的制造工艺。

制造工艺的精细化程度和技术水平往往决定了轻量化设计的实际效果。

因此，汽车制造商需要对制造工艺进行改进，升级工艺设备，提高制造精度和质量。

二、性能优化研究性能优化研究是新能源汽车轻量化设计中一个不容忽视的方面。

性能优化是一种不断优化产品性能的过程，通过改进零部件、系统以及整车结构等方案来提升汽车的性能。

1. 提升动力性能在新能源汽车性能优化研究中，提升动力性能是一个需要重点关注的方面。

可以通过提高电机功率、改善电控系统等手段来提升新能源汽车的动力性能。

2. 提高经济性新能源汽车在经济性方面的优势也是显著的。

通过提高汽车的能源利用效率、优化车身结构等措施，可以进一步提高新能源汽车的经济性能。

3. 提升安全性在新能源汽车性能优化研究中，提升车辆安全性也是一项重要的工作。

面向汽车轻量化设计的关键技术研究

面向汽车轻量化设计的关键技术研究摘要：经济的发展也带来了资源匮乏等问题，如何实现经济发展、环境保护以及资源节约之间的平衡成为关注的焦点。

在内需驱动下，实现碳中和，进行产业结构调整和能源转型势在必行。

在此次研究中主要对汽车设计的关键技术、轻量化焊接工艺、设计保障等进行了研究，以达到提高汽车的整体质量和使用效果，为汽车轻量化设计提供帮助。

同时，也希望本文的分析能为探索轻量化发展的同行提供参考经验。

关键词：汽车、轻量化、焊接工艺引言当前随着汽车工业的持续发展，很多新技术开始应用到了车辆设计以及生产领域中，轻量化设计成为必然的发展趋势，更是推动汽车工业实现节能减排的重要手段。

在轻量化设计方面总体可以划分为工艺、材料以及结构轻量化三个方面，为了实现轻量化的目标，必须在材料以及结构上进行更多的研究，致力于对关键技术进行突破。

在汽车以及航天等领域中广泛使用了基于塑性以及断裂等方式吸收或者或耗散碰撞能量的材料，此类材料显示出广阔的应用前景。

1汽车轻量化工艺简介汽车轻量化主要是通过降低车身整体质量来提高动态性能，在保证汽车安全性的同时降低对于外部环境的不利影响，节约资源，减少污染。

当前针对轻量化的研究非常多，形成了不同类型的材料，常用的主要划分为金属、非金属材料两大类，前者一般指的是铝合金以及其他的金属材料；后者则以塑料等材料为主。

如何实现轻量化，提高整车质量和性价比，是车企的关键指标之一，随着新材料、新技术、新工艺的推广，将会有更多新型轻量化材料应用于整车生产。

大量的车企重视在此领域的研究，将这些新材料以及新工艺逐步能够到了车辆生产中，改善了车辆的安全性，降低了重量，取得了一定的突破。

近年来，广泛使用的典型轻量化连接工艺主要包括以下几个方面。

自冲铆接：该技术实际上属于一种冷连接技术，具备了较高的适用性，可以实现多种材料的连接，包括金属和非金属材料。

该板被致动器刺穿，首先穿过上部，然后穿过下部。

下板成功穿透后，铆钉的尾部会继续向外延伸，从而获得更稳定的接头。

基于有限元分析的轻量化车身设计优化研究

基于有限元分析的轻量化车身设计优化研究随着汽车工业的不断发展，轻量化车身设计越来越受到关注。

轻量化车身设计可以降低汽车质量和能耗，同时提高车辆的安全性能和驾驶舒适性。

为了满足日益增长的市场需求，汽车制造商不断探索新的轻量化技术，其中有限元分析是一种广泛应用于车身设计的技术。

有限元分析是一种数字仿真技术，可用于预测材料和结构的反应和行为。

在轻量化车身设计中，有限元分析可以用于确定材料在负载下的性能，了解应力的传递和变形情况，并优化车身结构和性能。

这种技术不仅可以减少车身重量，而且可以提高车辆的刚度和承载能力。

轻量化车身设计的关键在于选择材料。

合理选择轻量化材料不仅可以减轻车身重量，还可以提高材料强度和刚度。

常用的轻量化材料包括高强度钢、镁合金、铝合金、碳纤维和复合材料等。

针对不同的应用场景和加工成本，汽车制造商需要仔细选择材料和结构。

在有限元分析的基础上，汽车制造商可以针对不同的应用场景进行车身设计优化。

例如，在碰撞测试中，车身的吸能能力是一个非常重要的参数。

为了提高车身的吸能能力，制造商可以选择具有高强度和韧性的材料，并改变车身结构来增加吸能区域。

同时，制造商还可以使用有限元分析来优化车身的裂纹传播路径，减少碰撞后车身的损坏范围。

另一个优化点是降低车身噪音和震动。

汽车在行驶过程中会产生各种噪音和震动，这些不仅影响驾驶舒适性，还会对车身结构造成损伤。

制造商可以使用有限元分析来分析材料和结构的固有频率，选择合适的材料和结构，进而减少车身的噪音和震动。

最后，轻量化车身设计还可以提高车身耐用性和可持续性。

轻量化车身可以减少汽车质量和燃油消耗，同时减少对环境的影响。

为了提高车身的耐用性和可持续性，制造商可以选择具有高耐腐蚀性的材料，并在车身结构上使用高效的防护措施。

总之，基于有限元分析的轻量化车身设计优化是一种有效的技术。

使用这种技术，制造商可以在不牺牲车身性能和安全性能的前提下，实现车身轻量化和优化设计。

汽车轻量化设计与优化研究

汽车轻量化设计与优化研究近年来，汽车轻量化已经成为汽车产业不可忽视的趋势。

随着环保意识的不断增强，汽车轻量化已经成为汽车工业的一个热门话题。

其主要目的是降低汽车的整车质量，提高车辆的燃油经济性、安全性、动力性和舒适性等方面。

汽车轻量化的核心是针对汽车各个部件进行的重量优化和设计，本文将主要探讨汽车轻量化设计与优化研究。

一、汽车轻量化的意义1、环保需求汽车后处理装置的研究和应用，如三元催化器、DPF过滤器等使得汽车排放大幅度下降。

但并没有减少汽车对环境的负面影响。

因为汽车破坏了大片森林，占据着城市大量的空间，随意排放有害气体等等。

而汽车轻量化正是为了减轻这一负担，从而实现轻松的行驶，和环境美化的目的。

2、燃油经济性一旦汽车的整车质量下降了，汽车的燃油经济性自然也会随之提高。

这也是现代社会喜欢车辆轻量化最主要的原因之一。

汽车轻量化可以减少车辆运动时所需的动力，促进汽车燃油的节省。

3、安全性汽车轻量化的另外一个目的是提高汽车的安全性能。

这种安全性能的提高比汽车燃油经济性的提高要更加直接，因为汽车轻量化也意味着汽车可以更加灵活地运动，可以采取更加安全的驾驶方式和更加完善的安全措施。

二、汽车轻量化设计与优化汽车轻量化技术是汽车垂直结构形式的突破，是汽车产业革新和创新的重点。

将各种轻质新材料应用于车身骨架、悬挂、减震、刹车、传动等汽车零部件，并通过轻量化设计和优化技术，设计出更好的汽车零部件，缩小汽车部件尺寸、提高车身整体强度、深化设计与生产工艺以减轻汽车重量。

轻量化的实现和轻量化设计完美结合是汽车工业追求的目标。

1、轻质材料的应用轻质材料的应用是汽车轻量化设计的重要方式，常见的轻质材料有铝合金、镁合金、钛合金和高强度纤维复合材料等。

其中，铝、镁等金属材料具有密度小、强度高、刚性好、无毒无味、抗腐蚀等优点，极大程度上满足了车身零部件轻量化的要求。

2、轻量化设计与优化从设计上考虑轻量化，可以通过采用轻量化材料，减少零部件数量，改变部件形状结构、空间布局等方法降低汽车整车重量。

车辆轻量化设计技术研究

车辆轻量化设计技术研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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基于CATIA知识工程优化的车身轻量化设计

基于CATIA知识工程优化的车身轻量化设计随着汽车工业的发展，车身轻量化设计成为了汽车制造行业的热门话题。

轻量化设计是指将汽车重量减轻，以达到减少能源消耗、减少污染物排放、提高车辆性能等目的。

在轻量化设计中，应用CATIA知识工程优化技术，可以有效地提高设计效率和质量。

知识工程优化是指将工程设计中的知识与信息进行整合、管理和优化以提高设计效率和产品质量的一种技术。

CATIA是一种广泛应用的CAD/CAE/CAM软件，可以对汽车的各个方面进行设计和分析。

在车身轻量化设计中，CATIA的应用可以提高设计效率和产品质量，并实现轻量化设计的各个方面的优化。

首先，CATIA可以帮助设计师进行简化设计。

在车身轻量化设计中，设计师需要对汽车的结构进行优化，以达到减少重量的效果。

然而，在进行优化之前，设计师需要对汽车结构进行大量的分析和计算工作。

CATIA的CAD和CAE技术可以帮助设计师快速的建立汽车的几何模型和结构模型，而且可以对汽车进行有限元分析、强度校验等工作。

这些工具能够简化设计工作，提高设计效率。

其次，CATIA还可以帮助设计师选择优化材料。

在车身轻量化设计中，选择合适的材料是非常关键的。

设计师需要考虑材料的强度、刚度、耐久性等因素。

CATIA的CAE技术可以对不同的材料进行分析和测试，帮助设计师选择最佳材料以达到轻量化的效果。

此外，CATIA的知识工程优化技术还可以帮助设计师进行优化设计。

在轻量化设计中，设计师需要对汽车结构进行复杂的优化工作。

但是，这些工作需要花费大量的时间和精力。

CATIA的知识工程技术可以将之前的设计经验和优化方法进行整合和管理，提高设计效率和产品质量。

此外，CATIA可以对不同的设计方案进行比较和分析，帮助设计师选择最佳方案以达到轻量化的效果。

综上所述，CATIA知识工程优化技术是车身轻量化设计中非常重要的一环。

CATIA可以帮助设计师简化设计、选择优化材料、进行优化设计等工作。

多目标多学科汽车车身优化设计方法

1 基准模型 - NVH
4 MORPHER
(统一控制块参数化
5
不同学科模型)
基准模型 - CFD Load Matrix
2
设计变量& 限制
3
DOE
优化软件 I – Sight etc.
CFD Design1 Design2 Design3
: : Design ‘n’
9
约束目标
8
响应面
Crash Solver
（单目标）（轻量化）（单学科）（单功能）
优化(利用DOE和车身扭转刚度仿真数据)
优化(车身刚度)
扭转刚度最优的设计还需要……. ……..给NVH的优化设计?
……..和CFD设计?
也许不是…….. 所以, 下一步是什么 ?!!
单目标优化和衡量……
CFD 目标
DV1
DV2
DV3
DV4
DV5………… DVn
Attribute Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash Crash NVH NVH NVH NVH
Durabilty CFD
Description Full frontal NCAP Frontal ODB Frontal Danner Side IIHS Side Lincap Side Pole 5th Side Pole 50th Rear ODB Rear Danner Roff Crush Engine Load Road load Normal modes Acoustic Point Mobilty External Air flow
分析 &
迭代
分析 &

多学科设计优化在整车轻量化设计中的应用研究

1 多学科设计优化的数学模型
多学科设计优化问题 ,在数学形式上可表达为
min f ( x , u( x) ) s. t . hj ( x , u( x) ) = 0 j = 1 , 2 , …, m
gi ( x , u ( x) ) ≤0 i = 1 , 2 , …, n S 1 ( x , u1 ( x) , u2 ( x) , …, uN ( x) ) S ( x , u ( x) ) = S 2 ( x , u1 ( x) , u2 ( x) , …, uN ( x) ) ( 1) ( 2)
( a) 传统拉丁方图1
( b) 最优拉丁方
两因素拉丁方与最优拉丁方采样图
3
响应面方法
响应面方法是一种将试验设计与数理统计相结合来建立经验模型的一种优化方法。它以试验设计、经验公式或数值分析为基础 , 对设计空间内的设计点的集合进行连续的试验求值 , 构造目标和约束的全局逼近。它是应用最为广泛的全局近似方法 , 主要包括基于试验设计理论的多项式响应面、基于计算机试验分析与设计理论的响应面和基于神经网络的响应面。 3 . 1 多项式响应面模型多项式响应面模型是 MDO 中应用比较广泛的一类近似模型[ 12 ] , 构建响应面模型以前 , 首先必须假定近似函数的形式 , 针对常用的二次多项式响应面近似模型 , 它的基本形式为
吉林大学 ,2005.
[7 ] 高志国 . 半挂汽车列车的主动侧倾控制的优化设计 [ D ] . 长春 : 吉林大学 ,2006. ( 编辑马尧发)
作者简介 : 宗长富 ,男 ,1962 年生。吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室教授、博士研究生导师。主要研究方向为汽车动态仿真与控制。发表论文 60 余篇。朱天军 , 男 ,1977 年生。吉林大学汽车动态模拟国家重点实验博士研究生 ,河北工程大学机电工程学院讲师。郑宏宇 ,男 ,1980 年生。吉林大学汽车动态模拟国家重点实验博士研究生。田承伟 , 男 ,1980 年生。吉林大学汽车动态模拟国家重点实验博士研究生。

白车身多学科轻量化优化设计应用

白车身多学科轻量化优化设计应用面对日益短缺的能源状况和日益恶化的环境状况，无论在传统的内燃机汽车还是新能源汽车领域，轻量化设计都已成为汽车业关注的焦点。

轻量化技术必将成为汽车公司的核心竞争力之一。

目前轻量化设计的主要方法有以下3种：结构轻量化，即采用优化设计方法对车身的拓扑结构、形状尺寸与厚度进行优化设计，实现轻量化；工艺轻量化，即采用特殊的加工工艺方法，如激光拼焊板、柔性轧制差厚板、液压成型技术等；材料轻量化，采用高强度钢板、轻金属材料（如铝、镁）、非金属材料（高强度塑料、碳纤维复合材料等）。

标签：白车身；轻量化；优化设计1、白车身轻量化研究白车身结构轻量化能够达到理想状态，需要做到以下几点：1.1在早期的设计阶段就确定可行的轻量化方案。

通过运用虚拟分析与优化技术掌握各设计参数对各性能和重量的影响规律，做到重量和性能的平衡，不要到车辆开发的后期才考虑减重，这样减重效果并不明显。

目前国内的研究大多集中在车辆研发后期或者小改型设计，仅针对现有车型车身钣金件进行材料强度和厚度的减重优化设计，并没有涉及到车身骨架的开发，鲜有前期就引入结构轻量化的研究。

1.2车身轻量化优化设计需要考虑车身各项性能，是一个多学科的集成优化设计过程，应找到系统整体的最优解。

目前国内轻量化优化设计工况多为单学科，优化后再针对其他学科工况进行验算和结果修正，并没有直接进行多学科的集成优化。

1.3车身各零件的拓扑关系、截面尺寸、位置、材料强度与厚度共同影响着车身各项性能。

目前国内汽车企业主要集中对零件材料强度和厚度进行减重优化，没有综合考虑零件的拓扑关系、截面尺寸等导致轻量化设计的潜能没有完全发挥出来。

本文在车辆早期开发阶段，建立了整车参数化白车身模型。

共定义了60多个设计变量，包括车身关键零件的形状、位置、尺寸、材料与厚度。

根据整车布置空间与工程师经验，确立了设计变量的有效变化范围。

采用试验设计方法产生计算样本点，经仿真计算后汇总结果建立优化近似模型，通过多学科的集成优化，找到满足不同学科不同工况条件下的最轻白车身。

轻量化车身平台架构设计方法研究

10.16638/ki.1671-7988.2019.22.048轻量化车身平台架构设计方法研究麻桂艳，李成鑫，汤湧（华晨汽车工程研究院白车身工程室，辽宁沈阳110141）摘要：文章以我公司某平台车型为例，主要介绍了白车身平台架构设计方法。

即基于整车平台架构开发流程下，采用参数化CAD建模方法，参数化CAE网格划分方法，在项目前期实现CAD、CAE部门的高效配合，快速寻找车身拓扑结构，合理化车身模块化分块。

车身平台架构设计方法提高了车身零件的通用化率、缩短了车型的开发周期，减少了车身重量，降低了单车的开发成本。

关键词：车身；架构；参数化中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)22-138-03The Study on Architectural Design Method of Lightweight Car BodyMa Guiyan, Li Chengxin, Tang Yong( Brilliance Automotive Engineering Research Institute BIW Section, Liaoning Shenyang 110141 )Abstract: This paper takes a platform vehicle model of our company as an example, that is based on thedevelopment process of vehicle platform architecture, parametric CAD Modeling Method, parametric CAE mesh generation method, implemen -ting efficient cooperation between CAD and CAE departments in the early stage of the project, fast search for body topology, rationalization of modular partitioning of car body. The design method of car body platform structure improves the generaliza -tion rate of car body parts, Shorten the development cycle of vehicle models, reduced car body weight, reducing the develop -ment cost of car body.Keywords: Car Body; Architecture; ParameterizationCLC NO.: U462 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)22-138-03前言车身一般分为上车身和下车身，上车身主要和造型相关，下车身一般用于承载发动机、底盘及电子电气零件。

汽车设计的多学科设计优化方法探究

汽车设计的多学科设计优化方法探究当前我国对于多学科优化设计的系统研究还处于初步阶段，然而随着社会经济的飞速发展，在提升产品的质量以及设计效率方面取得的成就非常突出。

就设计部门而言，如何设计一款既能有效保障汽车性能，又能合理控制制造成本的汽车，对于汽车行业在市场经济发展当中的地位尤为重要。

文章针对汽车设计的多学科设计优化方案进行了系统研究，提出一些意见仅供大家参考。

标签：汽车设计；多学科设计；优化；系统工程；工程设计对于汽车设计来说，其是一项极为复杂的系统性工程，通常要涉及多个学科的系统化研究，同时还要对比以往的常规设计方案，从中找出缺陷并进行有效改进，这样才能更好的推进整个汽车行业的可持续发展。

所以逐步强化对汽车设计的多学科设计优化研究，充分运用先进的设计方案与技术，进而提升其设计水平，促进整个行业的发展。

1 多学科设计优化方式简介1.1 多学科设计优化概念简述多学科设计优化方案，通常需要在系统化的角度，针对汽车设计这一复杂工程及其相关的子系统进行整体化研究，从而设计出最为理想的汽车设计方案。

其必须充分考量各个学科之间的交叉影响，探究出系统工程当中各个子系统之间的协同机制，并加以应用，这是一种全新的工程设计理念，必须引起设计者的高度重视。

1.2 多学科设计优化的研究方向及其相关内容现如今我国对于汽车行业多学科设计优化方案的探究大多集中于，科学高效的多学科设计优化方案、系统之间的分析论证、软件集成化与智能化研究以及高性能化的分布式计算系统等。

当然，在这些研究内容当中，多学科设计优化方案是广大设计者最感兴趣的，其对整个汽车行业的发展尤为重要，可以有效促进汽车行业的可持续发展。

2 汽车设計中多学科设计优化方案应用的重要性分析2.1 多学科设计优化汽车设计的多学科设计优化，能够将各个学科之间的应用研究以及工程系统当中的相互作用进行综合性考量，从而使它们互相协同，为设计出一项综合的、复杂的系统设计方法创造条件。

轻量化设计中的多学科协同优化关键技术

轻量化设计中的多学科协同优化关键技术轻量化设计，这个词一听就让人想到那些炫酷的科技产品，飞机、汽车，还有那些让人眼前一亮的运动装备。

可别小看这轻量化设计，它可不仅仅是让东西轻一些那么简单。

它背后藏着多学科协同优化的关键技术。

可能有人就要问了，这些技术到底有什么魔力呢？轻量化设计就像是在一场华丽的舞会上，各种学科的舞者们齐心协力，跳出一曲动人的旋律。

要是把它比作一顿丰盛的宴席，各种菜肴的搭配就显得尤为重要。

不同的学科就像是不同的食材，有的鲜香，有的酸甜，只有合理搭配，才能做出美味的佳肴。

我们来想象一下，飞机的设计师正在绞尽脑汁，想要让飞机更加轻便。

于是，他们找来了材料学的专家，讨论使用更轻的合金材料。

可光有材料还不够，空气动力学的专家得加入，告诉设计师哪种形状能减少阻力，增加飞行的稳定性。

再加上结构工程师的智慧，确保飞机在轻的同时依然坚固耐用。

简直就是个三人行，必有我师的团队合作，大家你一言我一语，碰撞出无数火花。

这种协同作战的精神，就像我们平常看的一部好莱坞大片，每个角色都发挥着自己的特长，最后共同拯救世界。

这还真不止是飞机，汽车也是同样的道理。

想想看，现代的汽车为了追求轻量化，常常会用到复合材料和新型的铝合金。

这些材料让车身变得更加轻巧，但也不能忽视安全性哦。

碰撞测试是必须的，碰撞的结果可不是简单的数字，背后是无数工程师的心血。

为了解决这个问题，机械工程师、材料工程师和安全专家们就像好兄弟一样，齐心协力研究出最佳方案，确保每一辆车既轻便又安全。

看吧，这就是多学科协同优化的魅力，大家齐心协力，才能把产品做得更好。

再说到航空航天，想象一下那飞天的火箭。

为了达到理想的发射效果，火箭的设计绝对不能马虎。

光是把材料选对是不够的，还得考虑到每一个细节，从引擎的推力到整流体的流线型设计。

设计师和科学家们的脑袋就像是高速运转的计算机，推导出各种公式和模型，最终形成一个完美的火箭设计。

这可不是一朝一夕的事，需要时间的积累和不断的实验。

基于多学科优化方法的机车车体轻量化

基于多学科优化方法的机车车体轻量化黄学君【期刊名称】《《机械工程师》》【年(卷),期】2019(000)009【总页数】3页(P133-135)【关键词】机车车体; 实验设计; 优化计算; 轻量化; 典型工况; 全工况验算【作者】黄学君【作者单位】中车株洲电力机车有限公司产品研发中心湖南株洲412001; 大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001【正文语种】中文【中图分类】TP391.70 引言为适应铁路运输不断提速的需求，同时又要减轻轮轨碰撞和磨耗，降低能耗，对机车车体的质量不断提出了轻量化要求，在满足强度和刚度要求的前提下尽可能减轻车体质量。

本文基于Isight优化平台，对机车车体轻量化优化方法进行详细介绍。

1 车体模型参数化对车体进行轻量化，首先要建立车体计算模型，并对计算模型进行参数化。

计算模型参数化包括设计变量、约束变量和目标变量的参数化。

模型参数化是车体轻量化的关键工作，直接影响优化工作的效果和成败。

根据文献，采用ANSYS中的APDL语言对车体模型进行参数化。

1.1 设计变量参数化结合车体结构实际情况，车体各个组成部件主要由板材组焊而成，车体各个部件板材厚度成为车体计算模型优化参数的最佳选择，通过优化板材厚度来达到减轻车体质量的目的。

为了对车体结构中的板材厚度进行参数化，首先需要对车体各个结构件中的板材依据材料牌号和板材初始设计厚度尺寸进行分组，把每个组的板材厚度设为一个设计参数。

分组需遵循的原则：不同材料牌号的板材划归不同组，不同部件的板材划归不同组，同一部件不同部位的板材划归不同组，不同初始设计厚度的板材划归不同组，工艺上应该单独下料加工的板材应该划归同一个组，材料库中只有一种厚度规格的板材不参与分组。

计算模型中的板材分组完成后采用APDL语言对每组板材的壳单元厚度进行参数化，得到各个设计变量。

设计变量的取值范围为若干离散取值点，且必须符合工程实际情况，即已有的各种材料规格中含有这个厚度。

多学科设计优化在汽车领域中的应用。

多学科优化设计在汽车设计中的应用姓名：广廓班级：研 1202班学号：2012020060目录目录 (1)前言 (2)一、国内研究现状 (3)1、轻量化设计 (3)2、结构优化 (4)3、性能优化 (6)4、汽车设计中的多学科设计优化新方法 (7)二、国外研究现状 (7)三、总结 (12)四、参考文献 (13)、八、-前言随着科学技术的不断发展，飞机、汽车、机床等大型机械的构造越来越复杂。

其设计过程必然更加复杂，往往需要综合数十门学科的知识来进行设计。

虽然每个学科领域都形成了自己的一套研究方法与发展思路，但各学科之间明显缺乏沟通与联系。

另一方面，传统的优化设计一般采用串行设计方式，集中在某个零件或是只考虑某一个性能或学科的影响，人为地割裂了整个系统内各学科之间的相互作用，并没有利用各学科之间相互影响产生的协同效应。

这种设计方法只能获得局部的最优解，却有可能失去系统最优解，甚至产生矛盾，而且设计周期长，成本高。

然而，多学科优化设计MDO( Multidisciplinary Design Optimization )，可针对产品设计面临的复杂问题以及优化方法本身不足，通过充分利用和探索系统中相互作用的协同机制来设计复杂系统和子系统的方法论。

从而有效的设计和优化策略、组织和管理设计过程，充分利用多学科相互作用产生的协调效应获得系统最优解，缩短设计周期，节约成本。

汽车产品开发技术是建立在相关基础技术之上的系统集成技术，现代社会要求开发的汽车产品质量轻、价格低、能耗少和性能稳定，也就是要求汽车的整体性能最优。

其设计过程涉及发动机、传热、热力、液压、传动、力学、空气动力、控制工程、电子电器、外观造型、人机工程等专业的知识。

同时，还要考虑国家产业政策、相关法律法规、市场需求、制造工艺、制造成本、可靠性、人力及计算机资源等因素，而且也要考虑这些因素之间所产生的相互影响、相互作用的耦合关系[1]。

为了解决上述问题，在汽车设计过程中引入多学科优化设计方法，以达到汽车的整体性能最优。

多学科与多材料匹配的客车车身轻量化优化设计

多学科与多材料匹配的客车车身轻量化优化设计徐翔;张勇;林继铭;曾意;葛平政【期刊名称】《华侨大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)003【摘要】A lightweight design method for bus body based on materials compatibility and modular design was proposed in this paper.Considering the multidisciplinary characteristics of bus body about lightweight design, multidisciplinary design optimization models of rollover safety and roof crush resistance were established based on the Kriging approximate technology and collaborative optimization method.Then, numerical optimal design was performed using the genetic algorithm.The results show that modular design method based on sensitive analysis can reduce design dimension of bus body with excellent mechanical performanceand, and the materials compatibility of bus body can improve its safety by increasing the crush resistance strength of bus roof.As a result, the requirements of the lightweight design were well fulfilled.%提出基于多材料匹配与模块化设计的客车车身轻量化设计方法.基于车身轻量化设计的多学科特性,结合Kriging近似技术与协同优化设计方法,建立基于侧翻安全性、顶部抗压学科的客车车身多学科优化设计模型,并采用遗传算法进行多学科数值寻优.优化结果表明:基于灵敏度分析的模块化设计能较好地降低车身设计维度,并获得具有较好力学性能的多材料匹配客车车身;多材料车身不仅改善车身的安全特性,而且提高车身顶部的抗压强度,并较好地达到轻量化设计的要求.【总页数】6页(P294-299)【作者】徐翔;张勇;林继铭;曾意;葛平政【作者单位】华侨大学机电及自动化学院, 福建厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院, 福建厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院, 福建厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院, 福建厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院, 福建厦门 361021【正文语种】中文【中图分类】U271.1【相关文献】1.结构优化设计在客车车身轻量化中的应用 [J], 何志雄;李毅2.基于I-DEAS的客车车身骨架轻量化优化设计 [J], 陈元华3.灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计 [J], 李奇;张勇;张成;周莎4.结构优化设计在客车车身轻量化的运用 [J], 黄忠桥5.某小型客车车身骨架轻量化综合优化设计 [J], 于保君;何洪军;肖永富;杨少明;孙立伟;董健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于多学科多目标的车架结构轻量化设计

基于多学科多目标的车架结构轻量化设计
何睿
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2022(42)2
【摘要】针对某载货汽车车架的性能分析与轻量化问题,首先基于有限元方法建立车架离散化模型,对其进行弯曲刚度分析和弯曲刚度试验,验证有限元方法的正确性。

然后对车架进行自由模态分析,获取其低阶模态频率。

再建立整车刚柔耦合动力学
模型,提取车架在转弯、制动和上跳工况下的载荷,并应用惯性释放方法对其进行强
度分析。

最后基于集成平台对车架主要部件厚度值进行多学科多目标优化设计,分
析结果表明优化之后车架静动态性能均符合设计要求,其总重量降低9.3%,并且通
过了整车道路可靠性试验的验证,实现结构与性能最优,轻量化效果比较理想。

【总页数】6页(P173-178)
【作者】何睿
【作者单位】江西科技学院艺术设计学院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.32
【相关文献】
1.基于ANSYS分析的节能赛车车架结构轻量化设计
2.基于折衷规划的车架结构多目标拓扑优化设计
3.基于响应面法的起重机小车架结构轻量化设计与研究
4.基于
多目标优化的钢铝混合轻量化车架设计5.基于有限元分析的赛车车架结构轻量化设计
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