1、基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUVSUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计 答辩人答辩人:苏占龙苏占龙导导 师师:王王 霄霄 教授教授专专 业业:机机 械械 工工 程程基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计汽车工程汽车工程领域领域三大三大主题主题安全安全节能节能环保环保 课题研究背景及课题提出课题研究背景及课题提出最为有效的途径最为有效的途径汽车轻量化汽车轻量化提高汽车碰撞安全性提高汽车碰撞安全性1.降低燃油消耗降低燃油消耗2.减少尾气排放减少尾气排放车辆碰撞类型车辆碰撞类型正碰正碰偏置碰偏置碰侧碰侧碰后碰后碰侧
2、翻侧翻轻质材料轻质材料先进加工工艺先进加工工艺结构优化结构优化实现轻量化的方法实现轻量化的方法同时保证1、致伤率64.5%，居第一位2、致死率35%，仅次于正碰p实现轻量化不能以牺牲安全性为代价，因此要同时保证碰撞安全性同时保证被动安全被动安全主动安全主动安全基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计 课题课题研究现状及研究现状及课题提出课题提出汽车结构轻量化汽车结构轻量化单目标确定性优化多目标确定性优化多目标稳健性优化以轻量化为目标。以轻量化与提高碰撞安全性为目标；同时保证其他方面性能。以轻量化、提高碰撞安全性与提高稳健性为目标提高稳健性为
3、目标；同时保证其他方面性能。同时考虑由于同时考虑由于加工不确定性加工不确定性引起引起的性能波的性能波动动少提高汽车碰撞安全性提高汽车碰撞安全性引入近似模型基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计 汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发2 SUV有限元模型的建立与有限元分析有限元模型的建立与有限元分析3 基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化基于多目标稳健性优化方法的车身轻量化设计设计4 总结与展望总结与展望 本文主要研究内容本文主要研究内容1基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计
4、车身结构轻量化设计汽车侧面碰撞流程自动化系统的开发整车侧面碰撞有限元模型的建立车门静态有限元模型的建立Hypermesh通用前处理平台SUV整车侧面碰撞性能分析SUV车门模态性能分析SUV车门刚度性能分析汽车侧面碰撞流程自动化系统平台初选变量参数试验设方法进行灵敏度分析，筛选变量最终变量基于拉丁超立方试验设计方法的样本采样响应面近似模型与Kriging近似模型的建立基于多学科多目标确定性优化的车身结构轻量化基于蒙特卡洛抽样的可靠性分析与质量水平检查基于多学科多目标稳健性优化的车身结构轻量化设计初初步步了了解解初初始始设设计计性性能能总结与展望 本文技术路线本文技术路线基于多目标稳健性优化方法的
5、基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计开发开发平台平台Windows 7/Windows XP-(TCL/TK脚本语言脚本语言)Hyperworks(Hypermesh，Hyperview)Process Manager(Process Manager，Process Studio、Framework)基于基于Hyperworks 的汽车侧面碰撞分析流程自动化系统的汽车侧面碰撞分析流程自动化系统材 料、材 料、载 荷 数载 荷 数据库据库1基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计1图1.1 侧面碰撞分析流程自动
6、化系统流程树l通用前处理：通用前处理：1、导入模型，2、自动抽取中面3、赋予属性与材料l建立连接：建立连接：1、焊点2、螺栓3、粘胶l建立接触与刚性墙：建立接触与刚性墙：1、刚性墙2、自接触3、焊点接触4、粘胶接触l边界条件：边界条件：1、初始 速度2、重力场l控制卡片：控制卡片：1、结束时间2、控制时间步3、单元控制4、接触、沙漏、能量控制等l输出卡片：输出卡片：1、二进制文件 2、输出控制开发开发流程树流程树基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计自动抽取中面工具材料与载荷数据库钣金件：N零件号_项目代号_T厚度*100;实体件：S零件
7、号_项目代号 1CAD模型中的连接信息 CAE模型中的连接信息自动建立连接(1)焊点连接(2)螺栓连接(3)粘胶等其他连接（粘胶、缝焊、铆接）基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计建立连接的用户主界面n成果：实现了实现了CAD模型导入、抽取中面、建立连接、建立刚性墙与接触、施加边界条件、定义控制卡片与输出卡片的流流程自动化程自动化，大幅度提高了侧面碰撞有限元建模的效率大幅度提高了侧面碰撞有限元建模的效率。1基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV整车有限元模型的建立整车有限元模型
8、的建立CAD模型归类与导入电器底盘车身附件抽取中面网格划分网格质量检查整车模型装配连接螺栓粘胶焊接万向铰等其它基于include文件的整车网格材料、单元属性定义属性卡片定义材料卡片定义材料曲线输入积分类型选择YN刚性墙与接触的建立几何清理粘胶、焊点等其他接触自接触刚性墙控制卡片单元控制时间步控制结束时间沙漏控制等输出卡片二进制文件输出频率d3plot文件输出其他文件输出控制初始条件重力加速度初始速度导出子系统k文件2红色框-流程自动化；网格划分手动完成基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV整车有限元模型的建立整车有限元模型的建立底盘
9、车门白车身2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV整车有限元模型的建立整车有限元模型的建立整车有限元模型整车有限元模型2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV整车侧面碰撞性能分析整车侧面碰撞性能分析(1)碰撞系统总能量分析碰撞系统能量曲线(2)整车变形分析沙漏能与滑移界面能占总能量的百分比分别为4.020%和2.269%，小于10%的要求前门、B柱、中门下部发生严重变形，p分析可靠p通过提高B柱、前门、中门附件结构的强度改善碰撞安全性能2基于多目标稳健性优化方法的基于多目
10、标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV整车侧面碰撞性能分析整车侧面碰撞性能分析(3)前门与B柱测量点侵入量与侵入速度分析测量点编号代号测量点最大侵入量/mm代号测量点最大侵入速度/ms-1分析值目标要求分析值目标要求P1Bd1138.387150Bv18.153 8.5P2Bd2154.249160Bv27.863 8.5P3Bd3176.901180Bv37.715 9.5P4Bd4184.464190Bv48.003 9.5P5Bd5193.171190Bv59.76210.5P6Dd649.364100Bv65.402 7.5P7Dd1180.978190Dv
11、18.851 9.5P8Dd2189.070200Dv29.46810.5P9Dd3182.050210Dv310.24610.5P10Dd4195.853210Dv410.62610.5P11Dd5186.794190Dv510.04410.5测量点位置测量点侵入量曲线测量点侵入速度曲线测量点最大侵入量与最大侵入速度表2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV车门模态性能分析车门模态性能分析前门一阶阵型中门一阶阵型前门二阶阵型中门二阶阵型前门三阶阵型中门三阶阵型车门前三阶模态振型图2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法
12、的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV车门模态性能分析车门模态性能分析车门模态阶数代号分析值/Hz目标要求/Hz振型描述前门1Fmode132.6730一阶扭转模态2Fmode241.8535窗框+外板局部模态3Fmode366.0245内板局部模态中门1Rmode130.8130一阶扭转模态2Rmode237.5435内板+外板局部模态3Rmode348.0145内板局部模态车门前三阶模态频率与振型描述SUV车门刚度性能分析车门刚度性能分析窗框侧弯工况Y向位移云图 下垂工况Z向位移云图 (1)前门刚度p满足要求，存在轻量化设计空间2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方
13、法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计SUV车门刚度性能分析车门刚度性能分析扭转工况Y向位移云图(窗框后下角)扭转工况Y向位移云图(车门后下角)(1)前门刚度前门刚度各工况加载位置代号分析位移值/mmLCBZ201301目标位移值/mm窗框刚度窗框后上角Fstiffness14.3208扭转刚度窗框后下角(上扭)Fstiffness23.5647车门后下角(下扭)Fstiffness33.7387下垂刚度锁芯处Fstiffness41.8355前门刚度分析结果汇总表p远低于目标值，存在较大轻量化空间2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻
14、量化设计SUV车门刚度性能分析车门刚度性能分析(2)中门刚度侧弯工况Y向位移云图(窗框前上角)侧弯工况Y向位移云图(窗框后上角)下垂工况Z向位移云图(窗框前上角)下垂工况Z向位移云图(窗框后上角)2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计(2)中门刚度下垂工况Z向位移云图 下垂工况Z向位移云图 (窗框前上角)(窗框后上角)中门刚度加载位置代号位移值/mmSQGM目标值/mm余量系数窗框刚度窗框前上角chuangkuang_L7.158100.40窗框后上角chuangkuang_R5.44880.47扭转刚度车窗上角(上扭)niuzhuan
15、_up12.736160.26车门下角(下扭)niuzhuan_down4.9446.50.32下垂刚度前锁芯处chuizhi_F0.0581.524.00后锁芯处chuizhi_R0.189314.79中门刚度分析结果汇总表SUV车门刚度性能分析车门刚度性能分析p远离目标值，存在较大的轻量化空间2基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计多目标稳健性优化方案的提出多目标稳健性优化方案的提出3多目标稳健性优化方案提出多目标稳健性优化方案提出子模型建立子模型建立初始设计变量初始设计变量变量筛选变量筛选（参数试验设计）（参数试验设计）最优拉丁超立
16、次方实验设计最优拉丁超立次方实验设计构造构造 Kriging+响应面近似模型响应面近似模型增加样本点增加样本点精度检验精度检验NSGA-,NCGA,AMGA 多目标确定性优化多目标确定性优化质量水平质量水平检验检验稳健性多目标优化稳健性多目标优化稳健性优化方案确定稳健性优化方案确定更新近似模型更新近似模型各优化算法的优化各优化算法的优化结果与可靠性对比结果与可靠性对比蒙特卡洛抽样蒙特卡洛抽样简化模型，降低单次抽样计算时间减少变量，降低抽样次数最终设计变量最终设计变量可靠性分析选择稳健性优化算法选择稳健性优化算法基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构
17、轻量化设计侧面碰撞子模型的建立与验证侧面碰撞子模型的建立与验证子模型建立流程图子模型边界条件提取p保证精度的条件保证精度的条件下，降低了计算代下，降低了计算代价价3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计侧面碰撞子模型的验证侧面碰撞子模型的验证子模型子模型整车模型整车模型子模型子模型整车整车模型模型整车整车模型模型子模型子模型子模型子模型整车模型整车模型子模型与整车模型各项指标对比验证3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计31-前门内板(前)2-前门外板 3-前门内板(后)4-前门腰
18、线加强件 5-前门防撞梁(上)6-前门防撞梁(下)7-中门铰链加强件 8-中门防撞梁(下)9-中门防撞梁(中)10-中门防撞梁(上)11-中门外板 12-前门锁加强件 13-B柱外加强板 14-中门内板 15-中门锁加强件 16-B柱内加强板图4.11 设计变量分布图初始设计变量的选择初始设计变量的选择基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计初始设计变量的选择初始设计变量的选择变量名称变量代号初始值/mm取值范围/mm标准差/mmB柱内加强板B11.20.8 1.0 1.2 1.4 1.5 1.60.01B柱外加强板B21.40.8 1.0
19、 1.2 1.4 1.5 1.60.01前门内板(后)D10.70.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.20.01前门内板(前)D21.20.8 1.0 1.2 1.4 1.5 1.60.01前门外板D30.80.6 0.7 0.8 1.0 1.2 1.40.01中门外板D40.80.6 0.7 0.8 1.0 1.2 1.40.01中门内板D50.70.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.20.01前门防撞梁(上)F10.80.6 0.7 0.8 1.0 1.2 1.40.01前门防撞梁(下)F21.61.2 1.4 1.5 1.6 1.8 2.00.01中门防撞梁(上)F31.61
20、.2 1.4 1.5 1.6 1.8 2.00.01中门防撞梁(中)F40.70.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.20.01中门防撞梁(下)F51.61.2 1.4 1.5 1.6 1.8 2.00.01前门腰线加强板R10.80.6 0.7 0.8 1.0 1.2 1.40.01前门锁加强件S11.40.8 1.0 1.2 1.4 1.5 1.60.01中门锁加强件S21.20.8 1.0 1.2 1.4 1.5 1.60.01中门铰链加强件H11.51.0 1.2 1.4 1.5 1.6 1.8 0.01解决方案解决方案（1）通过）通过ps筛选试验，减少变量筛选试验，减少变量（2）
21、通过试验设计方法采集样本，建立近似模型，）通过试验设计方法采集样本，建立近似模型，代替有限元模型参与优化代替有限元模型参与优化设计变量相关参数加工不确加工不确定性定性p变量多，优化计算代价仍然高3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计设计变量筛选试验设计变量筛选试验PS设计样本点采样矩阵设计变量对侵入量的主效应图设计变量对侵入速度的主效应图设计变量对内能主效应图 设计变量对质量的主效应图 设计变量对吸收内能的Pareto图设计变量对整车质量的Pareto图3p筛选出灵敏度较高的10组变量，用于后续样本采集基于多目标稳健性优化方法的基于多目
22、标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计设计样本采集设计样本采集（1）试验设计方法选择及样本点采集）试验设计方法选择及样本点采集采样方法：最优拉丁超立方采样方法：最优拉丁超立方试验设计样本点数：样本点数：90响应：质量，吸收的内能响应：质量，吸收的内能E、侵入量、侵入速度、车门前三阶模态、车门刚度等等40个响应个响应。3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计近似模型建立近似模型建立412122211212221111312152123-3117.1188 15113.5554-2945.2983-2277.0634-6
23、6.3686-17865.89003911.10703677.1805-7.556427.870737.9697-11.14577.804910.970413.53026.4957-9.2359DdBBDFBBDDFB DB DB FB FB DB DB21221115242225343531354245551215256.13789.625834.434015.1576-7.89748.013116.5218-15.491716.7686-16.9968-10.7600-14.23214.50089.1887-16.1495-11.30999213.4275FB FD FD FD DD FD
24、 FD DD DD FD FD FD FD FFFFFF FB33312134444121444325-2302.7206-2745.14092.2256-1761.4184502.5268757.00892.70760.90420.4437BDDBBDDFFT12345612345;Bv Bv Bv Bv Bv Bv Dv Dv Dv Dv DvvT55123461234T1212345125T10 11BBBBBBDDDDD1104.178 4.314 3.031 3.337 1.087 0.172 0.641 0.182 1.331 0.465 0.579;1;10vvvvvvvvvvv
25、B B D D D D D F F Fd134613252BBBBBBDDD1.4571.3951.3951.3991.3951.396;1.4571.3951.3951.3991.3951.396;1.3951.3941.394;1.3951.3941vvvvvvvvv45DD1.4871.396;.3941.4871.396vv式中：1=(,)()v r d RYF响应面响应面：Kringing模型：模型：3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于多目标确定性优化的车身结构轻量化基于多目标确定性优化的车身结构轻量化 目标目标：碰撞吸
26、收内能最大：max(Energy)；设计空间质量最小：min(mass_design)约束条件约束条件：s.t 1.侧碰安全性侧碰安全性：式中-与Bd j分别是门板和B柱侵入量；-Dvi与Bv j分别是门板和B柱侵入速度。2.模态模态：前门与中门 式中-与Fi,fi 别是前门与中门的i阶模态；i=1,2,3.3.刚度：刚度：前门与中门 式中-D_front_door与D_front_door分别代表前门与中门刚度。kdD图4.1.整车模型图3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于多目标确定性优化的车身结构轻量化基于多目标确定性优化的车
27、身结构轻量化（1）基于）基于NSGA-算法的确定性优化算法的确定性优化3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于多目标确定性优化的车身结构轻量化基于多目标确定性优化的车身结构轻量化（2）基于）基于NCGA算法的确定性优化算法的确定性优化3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于多目标确定性优化的车身结构轻量化基于多目标确定性优化的车身结构轻量化（3）基于）基于AMGA算法的确定性优化算法的确定性优化3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身
28、结构轻量化设计基于多目标确定性优化的车身结构轻量化基于多目标确定性优化的车身结构轻量化（4）三种算法的确定性优化结果对比）三种算法的确定性优化结果对比3根据企业要求，分别从三种优化算法得到的解集，选取一组，进行下一步的可靠性分析基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于蒙特卡洛抽样的可靠性分析与质量水平检查基于蒙特卡洛抽样的可靠性分析与质量水平检查约束响应NSGA-确定性优化解的可靠性分析NCGA确定性优化解的可靠性分析AMGA确定性优化解的可靠性分析AMGA稳健性优化解的可靠性分析Sigma水平可靠度Sigma水平Sigma水平Sigm
29、a水平可靠度Sigma水平可靠度Bd181888181Bd22.9680.997888181Bd31.1260.7403.2913.2913.2910.99981Bd41.8810.940888181Bd581888181Bd681888181Dd10.6170.6170.9310.9310.9310.64881Dd22.3082.3073.2913.2913.2910.99981Dd30.9080.636888181Dd481888181Dd52.6120.991888181Bv1-Dv581888181Fstiffness1-Fstiffness481888181Fmode1811.701
30、1.7011.7010.91181Fmode2，Fmode381888181Rmode13.0900.9982.9682.9682.9680.99781Rmode2，Rmode381888181chuangkuang_L81888181chuangkuang_R81888181chuizhi_F，chuizhi_R81888181niuzhuan_up1.7930.9271.7171.7171.7170.91481niuzhuan_down2.2730.9772.1702.1702.1700.97081注：表中质量水平为8，代表可靠度为100%。也就是说在设定的设计变量变动范围内，发生分析结果
31、超出约束边界的事件为小概率事件。可靠性分析结果汇总3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于蒙特卡洛抽样的可靠性分析与质量水平检查基于蒙特卡洛抽样的可靠性分析与质量水平检查pAMGA算法兼具了两种算法的优点，Pareto解集的分布均匀性解集的分布均匀性、Pareto前沿的光滑性比光滑性比前两种算法都要好，而且解的分布范围更广解的分布范围更广，能够生成多样性的解，探索性良好探索性良好。p经可靠性分析知：以AMGA算法得到的最优解要比NCGA、NSGA-算法得到的最优解可靠性略好可靠性略好。(1)多目标稳健性优化方法的选取AMGA作为稳健性
32、优化作为稳健性优化的优化算法的优化算法3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于多目标稳健性优化的车身结构轻量化设计基于多目标稳健性优化的车身结构轻量化设计Obj：Mode：Stiffnss：p目标：质量最小，碰撞安全性最优，且标准差最小p约束：各项性能满足要求，且可靠度达到6sigma要求3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计基于多目标稳健性优化的车身结构轻量化设计基于多目标稳健性优化的车身结构轻量化设计Obj：各目标函数的Pareto非劣解集变量名称变量代号初始值/mm稳健性
33、优化值/mmB柱内加强板B11.21.2B柱外加强板B21.41.6前门内板(后)D10.70.5前门内板(前)D21.21.2前门外板D30.80.6中门外板D40.80.6中门内板D50.70.7前门防撞梁(上)F10.81.0前门防撞梁(下)F21.61.4中门防撞梁(下)F51.61.2稳健性优化后与最初的设计变量值对比p根据企业要求，选取一个较优的解。3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计稳健性优化前后对比结果稳健性优化前后对比结果 优化前后侵入量对比曲线优化前后变形对比图稳健性优稳健性优化前化前稳健性优化稳健性优化后后3基于
34、多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计稳健性优化结果与优化前对比稳健性优化结果与优化前对比 p吸收的内能增加，侵入量与侵入速度整体降低，碰撞安全性得到提高优化前后侵入速度曲线对比优化前后内能吸收曲线对比3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计稳健性优化稳健性优化结果结果与与近似近似模型验证模型验证 各项性能优化前稳健性优化后目标要求优化改进分析值分析值近似模型值近似误差Mass_design60.845 kg53.992 kg53.992 kg0%-+11.263%E51.757 kJ5
35、1.986 kJ52.160 kJ0.333%-+0.442%Bd1(P1)138.387 mm132.400 mm134.609 mm1.668%150 mm+4.326%Bd2(P2)154.249 mm148.863 mm145.201 mm2.460%160 mm+3.492%Bd3(P3)176.901 mm171.123 mm165.816 mm3.102%180 mm+3.266%Bd4(P4)184.464 mm177.958 mm171.276 mm3.755%190 mm+3.527%Bd5(P5)193.171 mm182.750 mm177.054 mm3.117%19
36、0 mm+5.395%Dd6(P6)49.364 mm49.391 mm49.987 mm1.207%100 mm-0.055%Dd1(P7)180.978 mm173.771 mm180.004 mm3.587%190 mm+3.982%Dd2(P8)189.070 mm178.738 mm179.669 mm0.521%200 mm+5.465%Dd3(P9)182.050 mm180.130 mm184.553 mm2.455%210 mm+1.055%Dd4(P10)195.853 mm188.076 mm184.961 mm1.656%210 mm+3.971%Dd5(P11)186
37、.794 mm181.824 mm179.342 mm1.365%190 mm+2.661%Bv1(P1)8.153 m/s8.052 m/s8.201 m/s1.845%8.5 mm+1.239%Bv2(P2)7.863 m/s7.853 m/s7.986 m/s1.698%8.5 mm+0.127%Bv3(P3)7.715 m/s7.713 m/s7.919 m/s2.669%9.5 mm+0.026%Bv4(P4)8.003 m/s7.836 m/s7.999 m/s2.079%9.5 mm+2.087%Bv5(P5)9.762 m/s9.022 m/s9.130 m/s1.199%10
38、.5 mm+7.580%Bv6(P6)5.402 m/s5.451 m/s5.446 m/s0.089%7.5 mm-0.907%Dv1(P7)8.851 m/s8.439 m/s8.675 m/s2.799%9.5 mm+4.655%Dv2(P8)9.468 m/s9.052 m/s9.223 m/s1.888%10.5mm+4.394%Dv3(P9)10.246 m/s9.404 m/s9.785 m/s4.048%10.5 mm+8.218%Dv4(P10)10.626 m/s9.892 m/s9.870 m/s0.220%10.5 mm+6.908%Dv5(P11)10.044 m/s
39、9.498 m/s9.292 m/s2.170%10.5 mm+5.436%Fmode132.67 Hz31.28 Hz31.53 Hz0.770%30 Hz-4.255%Fmode241.85 Hz41.90 Hz41.96 Hz0.129%35 Hz+0.119%Fmode366.02 Hz64.28 Hz64.63 Hz0.541%45 Hz-2.636%Rmode130.81 Hz32.51 Hz32.51 Hz0.008%30 Hz+5.518%Rmode237.54 Hz39.11 Hz39.09 Hz0.061%35 Hz+4.182%Rmode348.01 Hz50.40 Hz
40、50.34 Hz0.135%45 Hz+4.978%Fstiffness14.320 mm4.401 mm4.391 mm0.230%8 mm-1.875%Fstiffness23.564 mm3.8007 mm3.747 mm1.421%7 mm-6.641%Fstiffness33.738 mm4.105 mm4.093 mm0.293%7 mm-9.818%Fstiffness41.835 mm1.983 mm1.974 mm0.452%5 mm-8.065%chuangkuang_L7.158 mm7.674 mm7.605 mm0.905%10 mm-7.209%chuangkuan
41、g_R5.448 mm5.747 mm5.721 mm0.452%8 mm-5.488%chuizhi_F0.058 mm0.0503 mm0.0502 mm0.230%16 mm+13.276%chuizhi_R0.189 mm0.1983 mm0.1976 mm0.355%6.5 mm-4.921%niuzhuan_up12.736 mm13.446 mm13.385 mm0.449%1.5 mm-5.575%niuzhuan_down4.944 mm5.289 mm5.251 mm0.714%3 mm-6.978%p质量减轻6.853kg，-11.26%；实实现轻量化现轻量化p侵入量-5
42、.465%，侵入速度-8.218%，碰碰撞安全性提高撞安全性提高p可靠度达到了6sigma要求，稳健性提稳健性提高。高。p车门刚度、模态满足要求。3基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计43、稳健性优化后，车身结构设计质量减轻了6.853kg，降幅达11.263%；实现了车身轻量化实现了车身轻量化，。4、内能吸收增加了0.229kJ，B柱与车门关键点的侵入量和侵入速度整体下降，侵入量最大降幅为5.465%，侵入速度最大降幅达到了8.218%，提高了侧面碰撞安全性能。提高了侧面碰撞安全性能。5、使得各项性能远离了约束边界，提高了稳健性使得各
43、项性能远离了约束边界，提高了稳健性；与确定性优化相比，可靠度提高，满足了6质量要求，降低降低了了因加工不确定性因素引起的安全风险安全风险。证实了多目标稳健性优化的车身结构轻量化方法可行，对汽车设计具有重大的指导意义。1、开发了侧面碰撞流程自动化系统，提高了有限元建模效提高了有限元建模效率率。2、对比了三种多目标优化算法在车身结构轻量化方面的优化效果，AMGA算法得到的解更光滑，分布均匀，可靠度较高；为以后的研究提供了参考为以后的研究提供了参考。基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计(1)开展实验验证研究。(2)增加白车身刚度、整车模态性能
44、等多项性能，使得多目标优化更加全面。(3)借助于SFE-CONCEPT商业软件实现参数化，形状变量、结构尺寸变量与厚度变量同时考虑。由于研究时间与条件限制，需进一步完善。未来可以进一步开展的研究工作有：4基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计首先，感谢我的导师王霄教授，刘慧霞教授王霄教授，刘慧霞教授！-对论文细心地指导 我的师弟师妹们师弟师妹们给与我的帮助!-论文修改建议 感谢实习企业项目经理刘志辉工程师刘志辉工程师!-整车碰撞分析指导 感谢CAE部王雪峰部长王雪峰部长!-学习软件二次开发，CAE指导 感谢我的家人家人!-温暖最后，最需要感谢的是各位专家教授专家教授！-在百忙之中对本论文的评阅，我的论文还存在很多的不足，专家教授的宝贵意见将使我受益匪浅。基于多目标稳健性优化方法的基于多目标稳健性优化方法的SUV车身结构轻量化设计车身结构轻量化设计答辩人：苏占龙答辩人：苏占龙专业名称：机械工程专业名称：机械工程指导教师：王霄指导教师：王霄 教授教授
