基于多目標優(yōu)化的客車車身骨架輕量化設(shè)計.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)計對降低整車質(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型純電動公交客車為研究對象，搭建了基于多目標優(yōu)化的車身骨架輕量化設(shè)計平臺，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　(1)分析了此純電動公交客車整車車身骨架結(jié)構(gòu)的特點，并依據(jù)該公交客車車身骨架的特點對整車車身骨架結(jié)構(gòu)的幾何

2、模型進行了合理的簡化，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公交客車車身骨架的技術(shù)指標。
　　(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工況下的強度與剛度情況，并重點研究了扭轉(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口變形，完成了相關(guān)的技術(shù)評價。基于模態(tài)分析理論，對車身骨架進行了各階模態(tài)頻率與振型的分析與評價，分析了該車身骨架的動態(tài)剛度特性，著重研究了車身骨架前十階

3、模態(tài)特性，為進一步結(jié)構(gòu)改進提供了重要依據(jù)，并為車身骨架輕量化設(shè)計提供了參考依據(jù)。
　　(3)基于ISIGHT在客車車身骨架多目標優(yōu)化設(shè)計方面的優(yōu)勢，對客車車身骨架結(jié)構(gòu)進行了相關(guān)優(yōu)化，主要通過利用集成ANSYS大型有限元分析軟件來搭建多目標優(yōu)化設(shè)計平臺，利用 APDL語言搭建可視化模型，實現(xiàn)自動建模、自動仿真從而達到自動優(yōu)化的效果。提出了一種基于多目標優(yōu)化的車身骨架輕量化設(shè)計的新方法。
　　(4)在完成多目標優(yōu)化之后，最終會得

4、到一系列的Pareto解，依據(jù)實際工程需要確定最優(yōu)解，完成車身骨架的多目標優(yōu)化設(shè)計。在本次優(yōu)化過程中，由于著重考慮的是車身質(zhì)量問題，因此在Pareto解中主要傾向的選擇是使車身骨架質(zhì)量達到最輕的解，依據(jù)此原則得到了最終的設(shè)計變量的求解值。在整個多目標優(yōu)化設(shè)計的過程可以發(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誤。對于像這種大型、復(fù)雜的車身骨架多目標優(yōu)化設(shè)

5、計問題，利用該方法有顯著的優(yōu)勢與前景。
　　(5)確定了車身骨架的結(jié)構(gòu)改進方案，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到了在輕量化效果，并驗證了結(jié)構(gòu)改進后車身骨架在各個工況下的強度、剛度以及車身骨架的開口變形，并對車身骨架的前十階模態(tài)的動態(tài)剛度特性進行了驗證，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