低噪聲、高強(qiáng)度塑料機(jī)油冷卻器蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、近年來，節(jié)能減排日益成為人們關(guān)注的焦點，而汽車輕量化作為節(jié)能減排的有效途徑之一，也受到人們的重視。為降低發(fā)動機(jī)質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能減排的目的，發(fā)動機(jī)中越來越多的金屬零件被工程塑料制件所取代，而機(jī)油冷卻器蓋也是其中的一個。但塑料機(jī)油冷卻器蓋距離振動激勵源較近且屬于薄壁件，容易產(chǎn)生較大的輻射噪聲;同時采用工程塑料材質(zhì)，剛度小強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生裂紋等強(qiáng)度問題。所以本文以塑料機(jī)油冷卻器蓋為研究對象，對其進(jìn)行振動噪聲和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度仿真計算并以低噪聲和高強(qiáng)度為

2、目標(biāo)對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。主要研究內(nèi)容如下:
　　建立塑料機(jī)油冷卻器蓋結(jié)構(gòu)有限元模型并通過模態(tài)試驗對該模型的正確性進(jìn)行了驗證;建立機(jī)油冷卻器蓋內(nèi)腔流體模型并與機(jī)油冷卻器蓋一起構(gòu)成流固耦合模型，對其進(jìn)行耦合模態(tài)分析與對比，結(jié)果表明機(jī)油冷卻器蓋內(nèi)腔冷卻液的存在對其頻率和振型都有著較大的影響，在后續(xù)的仿真計算及優(yōu)化過程中應(yīng)當(dāng)考慮流體與固體的耦合作用。
　　選定典某型工況，測取螺栓點處的加速度信號，采用模態(tài)疊加法對塑料機(jī)油冷卻器蓋進(jìn)行頻

3、響分析，得到罩蓋速度響應(yīng)并對其振動特性進(jìn)行分析;基于上述計算結(jié)果進(jìn)行虛擬聲功率級預(yù)測，提取其中的關(guān)鍵頻率作為優(yōu)化目標(biāo);同時，計算了機(jī)油冷卻器蓋內(nèi)腔流體壓力，將其映射到機(jī)油冷卻器蓋上進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變計算分析;最后計算了等壓下的應(yīng)變能并將其作為優(yōu)化目標(biāo)。
　　在塑料機(jī)油冷卻器蓋底面增加一層設(shè)計空間，采用加權(quán)指數(shù)法將各優(yōu)化目標(biāo)歸一化為一個總目標(biāo)，同時施加約束條件，對塑料機(jī)油冷卻器蓋進(jìn)行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化。
　　在塑料機(jī)油冷卻器底面布置加強(qiáng)

4、筋并定義加強(qiáng)筋參數(shù)變量，根據(jù)最優(yōu)拉丁超立方進(jìn)行樣本點設(shè)計，得到加強(qiáng)筋試驗設(shè)計矩陣;根據(jù)試驗設(shè)計矩陣建立流固耦合模型并計算得到各優(yōu)化目標(biāo)的取值;將加強(qiáng)筋各參數(shù)變量作為輸入，各優(yōu)化目標(biāo)計算結(jié)果作為輸出，采用響應(yīng)面模型(RSM)建立輸入與輸出的近似模型并對該近似模型的正確性進(jìn)行驗證;以低噪聲、高強(qiáng)度和加強(qiáng)筋體積小為優(yōu)化目標(biāo)，采用第二代非劣排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)對加強(qiáng)筋參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
　　優(yōu)化后塑料機(jī)油冷卻器蓋振動噪聲都有所下降且整