基于模糊多屬性決策和遞階質(zhì)量屋的汽車輕量化材料選擇方法.pdf

1、目前日益嚴(yán)峻的能源短缺和環(huán)境污染，對汽車的節(jié)能減排提出了新的要求。研究表明，汽車輕量化是降低油耗和尾氣排放最行之有效的辦法。傳統(tǒng)上將輕量化分為材料輕量化、形狀輕量化、制造輕量化、設(shè)計(jì)輕量化、功能輕量化等。由于新材料的不斷涌現(xiàn)，采取使用輕量化材料以減輕汽車質(zhì)量的方法引起了越來越多技術(shù)人員的關(guān)注。采用輕量化材料替換傳統(tǒng)材料常會導(dǎo)致更高的材料成本和生產(chǎn)成本，在市場經(jīng)濟(jì)時(shí)代，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，必須考慮到成本問題。如何在應(yīng)用輕量化材料的成本升高，

2、和其帶來的燃油經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保效益之間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，成了困擾開發(fā)人員的一個(gè)難題。輕量化材料的選擇具有多屬性，多方案的特點(diǎn)，材料的一些性能在滿足不同的零部件設(shè)計(jì)性能目標(biāo)時(shí)，還可能存在相互矛盾。這種情況適合適用多目標(biāo)多屬性決策方法進(jìn)行解決。
　　基于“合適的材料用在合適的部位”的思想，本文采用了結(jié)合遞階質(zhì)量屋和模糊折衷決策理論的材料選擇方法，對汽車輕量化材料的選擇進(jìn)行了具體研究。通過遞階質(zhì)量屋方法和模糊折衷方法結(jié)合，可以有機(jī)的將顧客需求

3、和材料屬性聯(lián)系起來，并多方面、多屬性分析問題，解決了傳統(tǒng)選擇方法片面、主觀的缺點(diǎn)，提供一個(gè)合理、科學(xué)的材料選擇方案。本文以車身零部件輕量化材料選擇為目的，需要確定一些備選的輕量化材料。備選材料的確定首先可以搜索滿足零件設(shè)計(jì)約束條件下的可行輕量化材料，這一過程可以通過材料專家系統(tǒng)或者工程設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇，給出的備選方案是烘烤硬化鋼（BH）、雙相鋼（DP）、高強(qiáng)度低合金鋼（HSLA）、某5系鋁合金、某6系鋁合金、鎂合金、碳纖維增強(qiáng)塑料（

4、CFRP）、高密度聚乙烯（HDPE）等9種材料，并根據(jù)決策目標(biāo)和備選材料，遵循全面性、目的性、獨(dú)立性的原則，選取密度、價(jià)格、楊氏模量、抗拉強(qiáng)度、延伸率、成型性、連接性、涂漆性、抗腐蝕性、回收性等10種屬性作為備選方案的屬性。不同材料的各屬性構(gòu)成了決策矩陣，其中有定量的精確屬性，可以通過查閱資料或調(diào)研得到；有的屬性是模糊定性的，本文中通過專家打分的問卷調(diào)查專家打分。對決策矩陣進(jìn)行規(guī)范化處理得到規(guī)范化決策矩陣。
　　為了合理選擇材料，

5、滿足汽車零部件的顧客需求，本文選擇制造性、環(huán)保性、耐久性、成本、燃油經(jīng)濟(jì)性、NVH、扭轉(zhuǎn)剛度、抗凹陷度、彎曲剛度、抗撞性等十項(xiàng)顧客需求性能，并通過層次分析法兩兩比較得到相互重要程度。然后，采用遞階質(zhì)量屋方法確定材料屬性關(guān)于整體顧客滿意的權(quán)重，遞階質(zhì)量屋方法是一種對QFD總體框架進(jìn)行分解，進(jìn)一步明確層次結(jié)構(gòu)的新型QFD展開方法。用規(guī)范化決策矩陣建立競爭性評估矩陣，獲得材料屬性的熵權(quán)重，并和材料屬性關(guān)于整體顧客滿意的權(quán)重結(jié)合得到綜合權(quán)重，為