基于全局近似函数的薄壁结构耐撞性多目标优化
一种薄壁吸能结构的设计优化
１ 问题 描 述
在 薄 壁 结 构 的 耐 撞 性 设 计 中 ， 常 采 用 吸 能 比 通 （ Ｅ 来 描述结 构单 位质 量 的结构 所 吸收 的应 变 能 ： Ｓ Ａ）
５ ＝ ㈩
（ ｓＰ ） Ｅ 、 ｍ 关于截 面厚 度 （） ｔ 及加强 圆管 半径 （） ｒ 的关 系 ， 后进行 优化 设计 。 然 在数 学 优 化 过 程 中 ， 文 采 用 径 向 基 函 数 本 （ Ｂ ） ｍ“ 来 预估 结构 的吸 能特性 ， Ｒ Ｆ ’’ 这一 方 法 在工 程
式。数值 结果 表明采用该方法可 以精确地确定优化参数 ， 使结构 比吸能 （ ｓ得 到明显 提高。 Ｅ）
关 键 词 ：固体 力学 ； 面 优 化 ； 向基 函数 法 ； 壁 结 构 ； 截 径 薄 吸能
中 图 分 类 号 ：０ １ Ｔ ３ １ ３３；Ｕ １ 文 献标 识 码 ：Ａ
薄壁结 构 ， 为一 种性 能 良好 的缓 冲 吸 能元 件 ， 作 已
振 第２ ９卷 第 ２期
动
与
冲
击
基于optistruct碳纤维复合材料薄壁结构优化设计研究
基于optistruct碳纤维复合材料薄壁结构优化设计研究基于OptiStruct 碳纤维复合材料薄壁结构优化设计研究是一个非常重要和有挑战性的领域。
碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳等优点，在航空航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛的应用。
在进行碳纤维复合材料薄壁结构的优化设计时，需要考虑多种因素，如结构的强度、刚度、稳定性、轻量化等。
OptiStruct 可以帮助设计师在满足设计要求的前提下，找到最优的结构形式和尺寸，从而提高结构的性能和经济性。
在进行基于OptiStruct 的碳纤维复合材料薄壁结构优化设计研究时，需要进行以下几个方面的工作：
1. 建立准确的有限元模型：使用有限元分析软件建立碳纤维复合材料薄壁结构的有限元模型，并进行网格划分和边界条件设置。
2. 定义优化问题：根据设计要求和目标，确定优化的变量、约束条件和目标函数。
3. 选择优化算法：选择适合的优化算法，如遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法等。
4. 进行优化计算：使用OptiStruct 进行优化计算，不断调整设计变量，直到达到最优解。
5. 结果分析和验证：对优化结果进行分析和验证，检查是否满足设计要求和目标。
需要注意的是，在进行碳纤维复合材料薄壁结构优化设计时，需要考虑制造工艺的限制和实际工程需求，以确保优化结果的可行性和可制造性。
总之，基于OptiStruct 的碳纤维复合材料薄壁结构优化设计研究是一个复杂而有挑战性的工作，需要综合考虑多种因素，包括结构性能、制造工艺和实际工程需求等。
通过优化设计，可以提高结构的性能和经济性，为实际工程应用提供有力的支持。
基于正交试验设计的薄壁结构耐撞性优化设计
ＣＬＣ Ｎｏ： ７ ． Ｄｏ ｕ ｎ ｏ ｅ Ａ Ａｒｉｌ Ｄ： ６ １７ ８ （ ０ ２ ７ ０ ０ ． Ｕ２ ０２ ｃ ｍｅ ｔ ｄ ： ｃ ｔ ｅＩ １ ７ ．９ ８ ２ １ ）０ ．７． ５ ｃ
南京理工大学常熟研究院资助
作者简介 ： 路先锋 ， 硕士研究生就读于南京理工大学常熟研
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｐ ｏ ｈ ｒ ｓ ｗ ｏ ｔ ｉ ｓ ｆｔ ｅ ｔ — ａｌｄ ｓｒ ｃｕ ｅ ｈ ｓｐ ｐｅ ｒ ｐ ｓ ｓａｈ ｇ ｙ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ｉ ｒ ｖｅｔ ｅ ｃａ ｈ ｒｈｎｅ ｓｏ ｈ ｗ ｌｅ ｔｕ ｔｒ ．ｔｉ ａ ｒｐ ｏ ｏ ｅ ｉｈｌ ｍ ｈ ｅ ｃ ｅ ｔ ｅ ｏ Ｔｈ ｏ ｈ ｓ ｌｃｉ ｅｄ ｓｇ ｏ ｔ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏｑ ａ ｒ ｔｃｒ ｇ ｅ ｓｏ ｒｈｏ ｏ ａ —ｏ ｐ ｓｔ ｉ ｆ ｉｎ ｔ ｄ． ｒ ｕｇ ｅ ｅ ｔ ｍ ｈ ｎｇｔ ｅ ｉ ｎ ｐ ｉ ｓａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｕ ｄ ａｉ ｅ ｒ ｓｉｎ ｏ ｔ ｇ ｎ ｌｃ ｍ ｏ ｉ ｈ ｎ ｅ
量 分 别 限制 在 １ ０ Ｎ 和 ０５ Ｋｇ以内；在 刚性墙 动 ６Ｋ ． ５
性进 行 了优 化 ；文献 ［】 ４利用神 经 网络法 来建 立响 应
面实现了对吸能盒的形状的优化；文献［】 ５采用正交
试 验 设 计 和 自适 应 响 应 面 技 术 提 高 了低 速 碰 撞 性
能。
能被全 部 吸收 的情况 下 ，薄壁 件 的轴 向变 形量 即 刚 性 墙 的位移 越 小 ，则 还 可 以继 续 吸 能的 空间越 大 ， 从而 表 明整体 能吸 收最 大 的能量 就越 多 。 因此 ，优 化 目标 为刚性 墙位 移最 小 。此优 化 问题 的数 学模 型
防撞梁耐撞性及轻量化多目标优化设计
10.16638/ki.1671-7988.2021.09.011防撞梁耐撞性及轻量化多目标优化设计陈士伟，于志新（长春工业大学机电工程学院，吉林长春130012）摘要：文章优化设计了一种多材料变厚度防撞梁来提高其耐撞性及轻量化。
首先，对防撞梁进行了截面设计；然后对防撞梁进行了优化区域划分，录制了防撞梁不同区域的材料及厚度设计变量；最后，采样径向基神经网络近似模型结合第二代非支配遗传算法进行多目标优化。
相较于对标防撞梁，优化设计结果表明：多材料变厚度防撞梁轻量化率达到45.45%，耐撞性明显提升。
关键词：防撞梁；变厚度；轻量化；多目标；优化设计中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)09-43-04Multi-objective Optimization Design of Crashworthiness and Lightweightof Anti-Collision BeamChen Shiwei, Yu Zhixin( School of Mechatronic Engineering, Changchun University of Technology, Jilin Changchun 130012 )Abstract: A multi-material variable thickness anti-collision beam is designed and optimized to improve its crashworthiness and lightweight. Firstly, the cross-section of the anti-collision beam is designed; then, the optimization areas of the anti-collision beam are divided, and the material and thickness design variables of different areas of the anti-collision beam are recorded; finally, the multi-objective optimization is carried out by radial basis function neural networks approximation model combined with the elitist non-dominated sorting genetic algorithm II. Compared with the benchmark anti-collision beam, the optimization design results show that: the lightweight ratio of multi-material variable thickness anti-collision beam reaches 45.45%, and the crashworthiness is significantly improved.Keywords: Anticollision beam; Variable thickness; Lightweight; Multi-objective; Optimization designCLC NO.: U463.82 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)09-43-04前言车辆前防撞梁是车身的关键结构，对车辆正碰安全性能具有重要意义。
一种基于近似模型管理的多目标优化方法_陈国栋
大的个体作为修正点，再将找到的修正点加到样本
空间，循环选择M个修正点。
f i = min{|| pi − s j ||2}
(4)
其中：i=1, 2, …, Mp，Mp 为非支配解个数；j=1, 2, …, NS，NS 为样本点个数； pi 为第 i 个非支配解；s j 为
第 j 个样本点； f i 为第 i 个非支配解的到样本的最
crashworthiness
实际工程多目标优化问题中，目标值一般不能 近似模型很难获得跟实际一致的非支配解。必须运
显示表达，通常采用耗时长的高精度分析计算(多指 计算机仿真分析计算)，造成优化效率低下，一般通 过建立近似模型来提高效率。由于通常优化问题本
用模型管理不断修正，使得到一致非支配解。常见 的多目标模型管理有信赖域模型管理方法[1]，或转 化到单目标再采用连续响应面方法[2]。它们都在局
1.5 误差分析 本文采用加强的径向基函数法构造近似模型，
它是一种非线性描述能力很强的插值函数。根据插 值的特点，样本点处误差为零，离样本点越远误差 可能越大。修正点是近似模型找到的非支配解中离 样本距离最大的点，也可能是误差最大的点。通过 修正点误差分析，就可以反应近似模型找到的整个
非支配解的误差。
∑ ∑ f (x) = n1 aiБайду номын сангаасi (x) + m1 bj Pj (x)
(1)
i =1
j =1
其中： n1 为样本点个数； Φi (x) 为径向基函数，
Φi
(x)
=
⎛ exp ⎜
⎝
−c
||
x
− d
xi ||2
2
⎞ ⎟ ⎠
，
c
基于iSIGHT的薄壁直梁件抗撞性多目标优化
基于 ｉ Ｓ Ｉ ＧＨＴ 的薄壁 直 梁 件抗 撞 性 多 目标 优 化
钱 立军 ， 丁 玲， 祝 安 定
２ ３ ０ ０ ０ ９ ） （ 合肥工业大学 机械与汽车工程学院 ， 安徽 合肥
摘
要： 文章 以 ｉ Ｓ Ｉ ＧＨＴ设计软件为优化平 台 ， 集成 Ｈｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ和 Ｌ ＤＹ ＮＡ， 构建并实现 了薄壁直梁 件抗撞
ＱＩ ＡＮ Ｌ ｉ － ｊ ｕ ｎ ， ＤＩ ＮＧ Ｌ ｉ ｎ ｇ ， Ｚ ＨＵ Ａｎ － ｄ ｉ ｎ ｇ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂｉ ｌ ｅ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ，Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｕｎｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ０ ９，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ （ ＲＳ Ｍ ）ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｆ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ａ ｎ ｄ ｃ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ａ ｐ ｐ ｒ ｏ ｘ ｉ ｍａ ｔ ｅ ｍｏ ｄ ｅ １ ． Ｔｈ ｅ ａ ｃ ｃ ｕ —
ｔ ｏ ｍａ ｘ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｅ Ａ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ｍｉ ｎ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ａ ｋ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ Ｆ 瑚 ．Ｔｈ ｅ Ｐ ａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｅ ｔ
ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ．Ｏｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ，Ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｃ ｕ ｂ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ —
基于逐步回归模型的汽车正碰性能改进设计_黄书山
吸能机理一直是汽车碰撞安全研究的核心 ， 其设计要求 碰撞过程中动能随吸能结构的渐进压缩而被均匀地耗散 ， 并 使瞬时冲击载荷强度以及驾驶舱侵入量降低到确保乘员安 全的水平。由于汽车受自重的约束 ， 吸能元件的吸能密度 （ 吸能元件单位长度的能量吸收 ） 往往已经到了最佳状态 ， 我 们只能通过提高吸能元件的比吸能 （ 吸能元件单位质量的能 量吸收） 来改进吸能元件吸能效率
如美国福特汽车公司将均匀设计作为他们推行 泛的应用， 6 σ， 以及研制新型引擎的常规方法 。均匀设计将试验点在高 维输入参数空间内充分均匀分散 ， 使数据具有更好的代表 性， 为揭示规律创造必要条件 ， 和拉丁超立方体抽样并称为 “充满空间的设计 ” （ space filling design ） 。其最初理论来自 “总均值模型”（ Overall Mean Model ） ， 即希望试验点能给出 输出变量总均值离实际总均值的偏差最小 。 设输入变量 x1 ， …， x s 与输出变量有一个确定性的关系 ： y = f （ x1 ， …， x2 ） x = （ x1 ， …， x2 ） ∈ C s 的总均值模型为： E（ y） =
1
1． 1
试验设计方案
均匀试验设计 试验设计是以 和 为理论基础 ， 经济科学地安排试验的
一项技术。在逐步回归模型构造过程中 ， 设计点的选择至关 若随意选取设计点会导致模型不准确 ， 甚至是不能建 重要， 立代理模型。均匀设计是 70 年代末应航天部第三研究院飞 航导弹火控系统建立数学模型 、 并研究其诸多影响因素的需 要， 由中国科学院应用数学所方开泰教授和王元教授提出的 一种试验设计方法
［5 ］
▲图 1
正交设计
▲图 2
均匀设计
。近年来， 均匀设计在各个领域有着广
薄壁碰撞吸能部件的可适应响应面法轻量优化分析
７ ） 书 ， ７ （
：． ＋．
（） ２
最后得出非线性约束优化模型
（ ＝Ｔ ｘ 一ｍｎ ｉ
ＺｇＸｒ ， ｉＸ ｒ ６ ｉ
（） ３
ｓ・
的课题。响应面法是一套系统统计方法 ， 用这种方法可 以寻找考
பைடு நூலகம்∑
＜ ｘ ＜
－ －
虑 了输入变量值的变异或不确定性之后 的响应最佳值 。 这种方法 通过在设计空间选择少量试验样本得到响应特性 ， 建立设计 目标
ｓ ｂ ｄ，ｎ ｈ ａ ｉ ｒ ａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｍｅ， ｅ ｌ ｈ ｎ ｎ ｅ ｉｎ ｉ ｗ ｒ ｏ ｓｄ ｒ ｇ Ｔ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｉ ａ ａｙ ｅ ｔ ｉｉ ｔ ｉ ｔ ｉｇ ｄ ｓｇ ｓ ｏ ｔ ｃ ｎ ｉ ｅ ｉ ． ｈ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｎ ｚ ｄ ｗｉ Ｆ ｎ ｔ ｈ ｇ ｈ ｎ ｌ ｈ ｅ
万长 东
（ 苏州市职 业大学 机 电 系 ， 苏州 ２５０ ） １１４
Ｅｎ ｒ ｙ ａ ｓ ｐ ｉｎ ａ ａｙ ｉ ｏ ｉ－ ｌ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｗｉ ｅ ｐ ｎ ｅ ｓ ｒ ｃ ｔ ｏ ｅ ｇ ｂ ｏｒ ｔ ｎ ｌｓｓｆ ｒ ｈ ｎ ｗａ ｌ ｔｕ ｔ ｒ ｔ ｒ ｓ ｏ ｓ ｕ ｆ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｔ ｅ ｈ ａ
轻 量化 的 目的 。
关键词 ： 薄壁部件 ； 响应面法 ； 优化
【 ｂｔ ｃ】 ｆ ｒ ｒ ｈｎ ， ｉ ｗ ｌ ｄｓ ｕｔ ｅ ｉ ｂ ｌ ｔ ｉｏ ｉ ，ｈｎｍ ｓｏ ｅ ｙｉａ— Ａ ｓ ａｔ Ａｔ ａ ｉ ｔ ｎ ａｅ ｒ ｕ ｌ ｅ ａ ｉ ｄ ｔ ｔ ｎ ｔ ｏｔｆｅ ｒ ｂ ｒ ｅ ｃ ｓ ｇ ｈ － ｌ ｔ ｃ ｒ ｗ ｌ ｐｓ ｃ ｓ ｒｏ ｅ ｎｇ ｓ
概念设计阶段薄壁直梁的耐撞性优化
２ ０ １ ３ 年（ 第３ ５ 卷） 第 ２期
Ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０１ ３ ０ ２ ９
概 念设 计 阶段 薄 壁直 梁 的耐撞 性优 化 术
关键词： 薄壁直梁 ； 耐撞性； 概念设计 ； 简化模型 Ｃｒ ａ ｓ ｈ ｗｏ ｒ ｔ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｔ ｈ ｉ ｎ － ｗａ ｌ ｌ ｅ ｄ Ｂ ｅ ａ ｍｓ ｉ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｐ ｔ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｐ ｈ ａ ｓ ｅ
ｂ ｅ ａ ｍ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｐ ｓ ｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｎ － ｗａ ｌ ｌ ｅ ｄ ｂ ｅ ａ ｍ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｓ ｈ ｗｏ ｒ ｔ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｐ ｅ ｒ －
ｃ ｅ ｐ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｂ ｅ ａ ｍ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ １ ．Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ｔ ｈ ｅ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ｌ ａ ｐ ｓ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｉ ｆ ｎ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ
常伟波， 张维刚， 谢伦杰 ， 崔 杰
（ 湖南大学 ， 汽车车身先进设计制造 国家重点 实验 室， 长沙 ４ １ ０ ０ ８ ２ ）
基于耐撞性的多学科近似模型预测精度研究
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｄ ｉ ｓ ｃ ｉ ｐ ｌ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ Ａｐ ｐ ｒ ｏ ｘ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ Ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｃｒ ａ ｓ ｈ ｗｏ ｒ ｔ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ
预测精度研 究
李 凡 ， 吴光强“ ２ ， 郭建波 （ １ ． 同济大学汽车学院 ，上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ；２ ． 东京大学生产技术研究所 ，东京 １ ５ ３ — ８ ５ ０ ５） 摘 要 ：以整车 １ ０ ０ ％ｘ ￣面碰撞 有限元模 型为基础研究 了三种 近似模型 的预测 精度 ，分析 并选取前部结 构中对 汽车碰撞安全性影响较大 的１ ２ ／ ｉ ＂ － 部 件厚度为变量 ，利用最优拉 丁超立方
设计 － 研究 ｌ 基于耐撞性的多学科近似模型预测精度研究
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — ２ ５ ５ ０ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ２ ． ０ ０ ２
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ８ — １ ５
基于 耐撞性 的多学科近似模型
Ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｒ Ｂ Ｆ）三种近似方法分别对选 取部件 的总质量 、吸收总能量 、Ｂ 柱最 大加速度和踏 板侵入 量建立近似模 型 。结果 表 明 ：Ｒ Ｂ Ｆ 近似方法对 部件总 质量 、吸收总能量 、Ｂ 柱最大加
速度预测精度 高于其 他两种方法 ，Ｋ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｊ ￣似方法对踏板侵入量 预测模 型具有较好 的精度 ，
பைடு நூலகம்
Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， Ｔ ｏ ｙｏ ｋ １ ５ ３ － ８ ５ ０ ５ ， Ｊ ａ ｐ ａ ｎ ）
基于全局响应面法的电动汽车车架多目标优化
基于全局响应面法的电动汽车车架多目标优化尹安东;曹诚;徐俊波;龚来智【摘要】对电动汽车车架进行有限元分析，在此基础上选取车架前部、后部、副车架部分的尺寸厚度以及这三个部分的肋板的厚度作为设计变量，运用全局响应面法（ Global Response Surface Method，GRSM）以一阶模态频率大于32 Hz 作为约束，对车架的扭转刚度、弯曲刚度和总质量进行多目标优化，获取Pareto 最优解集，给出优化备选方案和建议。
%Finite element analysis of an electric vehicle frame was taken, and a multi-objective optimization was implemented by global responsible surface method, in which the objectives are to maximize the torsional stiffness and the bending stiffness, minimize the total mass, the constraints are to keep the first-order natural frequency larger than 32 Hz, the design variables are the thicknesses of front frame, rear frame, the subframe and their ribs. Then the Pareto optimal solution set was obtained for optimizing choice, and the optimizing options and proposal were given.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P8-11)【关键词】电动汽车;车架;全局响应面法;多目标优化【作者】尹安东;曹诚;徐俊波;龚来智【作者单位】合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】U469.72新能源汽车特别是电动汽车，毫无疑问将是未来汽车行业发展的方向[1]。
仿生树状分形薄壁结构的耐撞性研究
程与第一种分形过程类似,但在分支过程中保留了
上阶的原始结构。 本文只考虑了两类分形过程形成
的前三阶分形结构。
本文选取 系 数 δ 表 示 分 形 点 的 位 置, 公 式 表
D2 D4
= ,
D1 D3
为了研究 结 构 的 耐 撞 性, 选 用 以 下 5 个 评 价
指标:
1) 能量吸收 EA( energy absorption) 表示碰撞过
Abstract: To improve the crashworthiness of thin-walled tube structures, two kinds of tree-like fractal
thin-walled multicellular structures were designed, inspired by the growth law of branches. Based on the
也越来越高,严重威胁着乘员的生命。 因此,有必要
近几十年来,国内外研究人员通过理论、数值和
对汽车的被动安全进行研究,以减少事故对乘员的
实验等不同方法对不同截面形状薄壁管的耐撞性进
伤害。 为了提高汽车被动安全的耐撞性,最常用的
方法之一是在汽车前部安装吸能装置。 薄壁结构由
于其质量轻、制造成本低、吸能效率高等优点,在航
Abramowicz [4] 对理论进行了扩展,进一步提出了有
收稿日期: 2023 02 20
基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金项目(11902183) ;山东省自然科学基金青年基金项目( ZR2020QA041)
; 通信作者:李伟伟,男,liww@ sdut. edu. cn
第 38 卷 第 2 期
基于自适应径向基函数的整车耐撞性多目标优化
基于自适应径向基函数的整车耐撞性多目标优化陈国栋;韩旭;刘桂萍;赵子衡【摘要】An ARBF model method was suggested and combined with micro multi- objective genetic algorithm(μMOGA) to solve vehicle crashworthiness.In each iterative,sampling points were obtained by the optimal Latin hypercube design, while testing points were obtained by the inherit optimal Latin hypercube design, this method regarded the errors of testing points as fitness of intergeneration projection genetic algorithm (IP-GA), assessed the model systematically and got the optimal smooth parameters to maximize model accuracy, testing points added to sample space until reaching errors allowable of each crashworthiness objective.Then greed algorithm was adopted to filter the testing points from the last iterative to sampling space to increase accuracy.Atlast,μMOGA was applied to optimize the ARBF,and got Pareto and balanced each objective to get different best compromise solutions according to engineer experiments or engineerring requirements.%提出自适应径向基函数代理模型,并结合微型多目标遗传算法对整车耐撞性进行优化.在每个迭代步中,以最优拉丁方进行样本点设计,以遗传最优拉丁方进行测试点设计,通过隔代映射遗传算法对径向基函数代理模型的误差进行评价并获得最优光滑参数.将测试点不断添加到样本空间,直至耐撞性各个目标代理模型在测试点的误差都达到要求,再采用贪婪算法将最后迭代步的测试点筛选到样本空间以进一步提高精度.最后采用微型多目标遗传算法对达到许可误差的各个自适应径向基函数模型进行优化,获得Pareto前沿面,根据工程要求或工程人员的经验权衡耐撞性,优化各个目标之间的关系以获得不同最优妥协解.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2011(022)004【总页数】6页(P488-493)【关键词】自适应径向基函数;光滑参数;多目标优化;整车耐撞性【作者】陈国栋;韩旭;刘桂萍;赵子衡【作者单位】湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082;湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙,410082【正文语种】中文【中图分类】TP18;TG386在汽车耐撞性优化过程中存在如下问题:目标和约束不能显式表达,单次模拟时间长。
基于区间不确定性的前悬架多目标可靠性优化
基于区间不确定性的前悬架多目标可靠性优化张宝珍;阿米尔;肖思俊【摘要】In order to reduce the change of alignment parameters of suspension in the process of wheel bouncing and hence improve the handling stability of vehicle and reduce tire wear, a multi-objective uncertainty op-timization scheme for front suspension is proposed with consideration of the effects of uncertainty. Firstly a MacPher-son front suspension model for a car is built with Adams/ Car and a sensitivity analysis on the design hard-point pa-rameters of suspension is conducted by using Adams/ Insight. Then an approximate model between design variables, uncertain variables and objective functions is constructed by utilizing the technique of high dimensional model repre-sentation based on thin plate spline interpolation. Finally double-nested IP-GA and modified NSGA-II are applied to perform multi-objective uncertainty optimization and reliability optimization on the approximate model built with Pa-reto optimal solution set obtained. The results show that after optimization the changes of most alignment parameters of suspension in the process of wheel bouncing are reduced to different extents, meaning certain improvement in ve-hicle handling stability.%为减小悬架定位参数在车轮跳动过程中的变化量，以改善整车的操纵稳定性，减小轮胎的磨损，提出了一种考虑不确定性因素的前悬架不确定性多目标优化方法。
基于花授粉算法的曲面薄壁件定位布局优化
基于花授粉算法的曲面薄壁件定位布局优化王仲奇;李诚;杨勃;杨元【摘要】Optimizing the fixture layout of the locating elements was an important means to re-duce clamping deformations of thin-walled parts.The normal deformations were taken as the optimi-zation obj ective in most of the previous studies,while the deformations in other directions were ig-nored.Based on FPA,a new method used to optimize the fixture locating layouts was proposed here-in.At first,the locating model under normal constraints for curved thin-walled parts was established, the deformations in all directions were described by the strain energy.Then,this method,aimed at minimizing the overall strain energy of curved thin-walled parts,combined FPA and parametric finite element analysis based on Python language to realize the optimization of fixture locating layouts.Fi-nally,the effectiveness of the proposed method was validated by the aircraft skin locating layout opti-mizations,and the comparison results with genetic algorithm(GA)show that the FPA outperforms the GA in terms of the convergence speed and robustness in the thin-walled part fixture locating lay-out optimization.%优化定位布局是减小薄壁件装夹变形的重要手段,现有研究大多以节点法向变形最小为优化目标而忽略其他方向上的变形,为此提出了一种新的基于花授粉算法的夹具布局优化方法.针对曲面薄壁件,在建立法向约束定位模型的基础上,通过应变能来描述所有方向上的变形,以薄壁件的整体应变能最小为目标,结合花授粉算法和基于Python语言的参数化有限元分析,实现薄壁件的定位布局寻优.最后以飞机蒙皮定位布局优化为例验证方法的有效性,并通过与遗传算法的对比表明,花授粉算法在优化薄壁件的定位布局时具有更优的性能.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2017(028)018【总页数】6页(P2231-2236)【关键词】薄壁件;定位布局优化;应变能;花授粉算法【作者】王仲奇;李诚;杨勃;杨元【作者单位】西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072;西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安,710072【正文语种】中文【中图分类】TH164;V262.4薄壁件具有质量轻、强度高和几何造型流畅等优点。
杜倩倩-1434399-基于分步加密近似模型的薄壁梁耐撞性能优化
基于分步加密近似模型的薄壁梁耐撞性能优化高云凯1杜倩倩1(1．同济大学学汽车学院上海201804；摘要：汽车的耐撞性是汽车最主要的性能之一，而车体前纵梁结构是在汽车正面碰撞过程中主要的吸能部件，本文将汽车前纵梁结构合理地简化为闭口单帽型钢铝异种材料薄壁梁，运用无铆钉铆接技术实现钢铝异种材料之间的连接，对其进行耐撞性能优化。
本文选取帽型上板厚度t、圆角半径R及铆接间距d作为设计变量，以结构的比吸能为目标，以平均碰撞力为约束。
考虑到实际工程应用的不确定性因素，本文采用了非线性不确定性优化算法，构建了径向基近似模型代替真实仿真模型以提高优化效率，并提出了一种分步加密技术对样本点进行加密，有效地提高了近似模型的精度，更好地实现了对薄壁梁耐撞性能的优化，为车体前纵梁耐撞性结构设计提供了重要的参考依据。
关键词：无铆钉铆接耐撞性径向基近似模型区间数优化0 前言汽车的耐撞性一直是汽车技术发展的关键热点之一，车体前纵梁结构是在汽车正面碰撞过程中主要的吸能部件，当汽车发生碰撞时，前纵梁应该能够通过变形最大限度地吸收冲击能量，避免乘客承受冲击。
前纵梁的材料特性、结构设计、连接方式及连接点的分布和力学性能对碰撞过程中的吸能效果具有重要的影响[1]。
它的结构类似薄壁金属直管件结构，为使这种薄壁金属直管件尽可能地吸收碰撞能量，应合理地在有限的设计空间内对其耐撞性能进行优化，如使用机械性能较好的材料、优化直管件的截面形状和壁厚、合理布置连接点位置等。
Mahmood和Paluszny[2]研究了矩形截面薄壁梁的屈曲半波长入与截面高度d、宽度b和厚度t的关系，即当纵梁的截面满足高宽比d/b>0.67、厚宽比t/b>0.016时，可以产生稳定的轴向压溃模式，具有更好的吸能效果。
Xiang Y等[3]结合响应面法与列举法对承受轴向压缩载荷的点焊连接帽型截面薄壁梁的焊点间距进行了优化，优化后薄壁梁具有更好的耐撞性能，证明了焊点间距对纵梁的耐撞性具有显著的影响。
基于仿真技术的车辆前纵梁耐撞性多目标结构优化分析
基于仿真技术的车辆前纵梁耐撞性多目标结构优化分析
阚飞;郭旭侠
【期刊名称】《汽车测试报告》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】汽车前纵梁是车辆正面碰撞中最关键的支撑及吸能部件。
该文以某SUV 的前纵梁为研究对象,建立整车碰撞模型,根据薄壁梁特性建立简化的前纵梁碰撞模型,对前纵梁耐撞性进行多目标优化。
以仿真试验结果为参考依据,选取前纵梁厚度、诱导槽位置、诱导槽深度为正交试验因素,设计L9(34)正交试验表,以纵梁载荷峰值、最大吸能量为优化目标,通过矩阵分析法,计算各因素及水平对优化目标的权重系数,得到最优结果。
结果显示,所设计模型较原模型的整车耐撞性得到进一步提高。
【总页数】3页(P149-151)
【作者】阚飞;郭旭侠
【作者单位】宝鸡文理学院
【正文语种】中文
【中图分类】U46
【相关文献】
1.基于耐撞性的汽车八边形前纵梁设计的拓扑优化方法
2.基于汽车轴向耐撞性的前纵梁设计与优化
3.基于响应面法的薄壁梁耐撞性多目标优化
4.前纵梁耐撞性研究
及其多目标优化5.基于耐撞性的汽车钢铝混合帽型前纵梁开发研究
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基于神经网络和响应面近似模型的车门性能多目标优化
基于神经网络和响应面近似模型的车门性能多目标优化
陈饶;钟厉
【期刊名称】《内燃机与配件》
【年(卷),期】2022()24
【摘要】通过优化前车门模态、刚度以及轻量化,以改善整车性能和车内舒适性是车辆NVH的研究热点之一。
以某乘用车左前车门为研究对象,计算分析其模态和刚度性能。
以关键零部件厚度为设计变量,通过最优拉丁超立方试验设计获取样本数据,构建车门模态、刚度及质量的神经网络和响应面近似模型。
以车门一阶弯曲模态频率最大化、质量最小化为优化目标,其余性能为约束,运用NSGA-II遗传算法进行性能多目标优化。
结果表明:车门一阶弯曲模态频率提高1.24Hz;车门质量减少3.63kg,轻量化率为13.57%,其余性能均达标。
基于多种类近似模型的多目标优化方法可有效提升车门性能。
【总页数】5页(P1-5)
【作者】陈饶;钟厉
【作者单位】重庆交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】U463.834
【相关文献】
1.基于响应面近似模型的拉延筋优化
2.基于响应面近似模型的汽车后桥桥壳优化
3.基于响应面近似模型的汽车后桥桥壳优化
4.基于响应面近似模型的双层喷孔参数优化研究
5.基于径向基函数神经网络模型的车门结构多目标优化
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多胞薄壁铝合金方管载荷特性与多目标优化研究
多胞薄壁铝合金方管载荷特性与多目标优化研究
李耀宙;张冰冰;薛仲卿;范志强
【期刊名称】《包装工程》
【年(卷),期】2024(45)7
【摘要】目的通过引入边长系数γ,得到构型不同的W型和C型多胞薄壁方管结构,改善多胞薄壁方管的吸能效率。
方法本文利用实验和数值方法对2种类型方管进行研究,材料选用6060T4铝合金,深入分析边长系数γ和壁厚t对结构的载荷特性、能量吸收及变形模式的影响。
然后采用非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm,NSGA-Ⅱ)求解,针对结构的峰值载荷(Pc)和比吸能(Sa)进行多目标优化。
结果数值仿真所得载荷曲线与实验结果一致,折叠波数均为7个,边长系数γ对2类结构的载荷和变形有显著影响。
结论本文所得结果为改善多胞薄壁方管结构的缓冲吸能及冲击防护提供了数据支持。
【总页数】8页(P246-253)
【作者】李耀宙;张冰冰;薛仲卿;范志强
【作者单位】太原工业学院;中北大学
【正文语种】中文
【中图分类】TB482.2
【相关文献】
1.单胞及多胞铝合金薄壁梁吸能特性研究
2.铝合金薄壁方管在轴向载荷作用下力学行为研究
3.带隔板单锥薄壁方管结构吸能特性研究和多目标优化
4.斜向载荷下多胞方管结构的压溃特性研究
5.轴向冲击载荷下开孔薄壁方管吸能特性的研究
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基 于 全 局 近 似 函数 的 薄 壁 结构 耐 撞 性 多 目标优 化
何 成 陈 国平 何 欢
（ 京 航 空 航 天 大 学 机 械 结 构 力 学 及 控 制 国 家 重 点 实 验 室 ， 京 ，１ ０ ６ 南 南 ２０１）
摘 要 ： 圆锥 形 薄 壁 金 属 管 为 对 象 进 行 耐 撞 性 优 化 研 究 ， 对 几 种 全 局 近 似 函 数 构 造 模 型精 度 与 适 用 性 进 行 讨 以 并
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第４ ４卷 第 ４期
２１ ０ ２年 ８月
南 京 航 空
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中 图 分 类 号 ： ４ Ｖ２ ４
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： ０ ５ ２ １ （ ０ ２ ０ — ４ ２ ０ １ ０— ６ ５２ １ ）４０ ７— ６
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论。 以薄 壁 管 的 多个 几 何 参 数 为 设 计 变量 ， 以质 量 比吸 能 、 长度 比 吸 能 、 大冲 击 载 荷 为 目标 函数 ， 过 对 比 几 种 最 通
不 同方 法 构 造 的 近 似 模 型 精 度 ， 现 依 据各 个 目标 函 数 的 非 线 性 强弱 程 度 不 同 ， 以 采 用 相 对 应 的 构造 方 法 获 发 可
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