简化车身框架结构建模与快速优化研究

本文对车身概念设计阶段的简化车身框架结构建模与快速优化进行了研究。针对车身薄壁结构的力学特性,开发了车身结构专用的半刚性连接梁单元与薄板单元。在位移与频率约束下,对由半刚性连接梁单元、板单元构成的简化车身框架结构进行了双层协同优化研究。提出了基于单元力学特性层次的车身结构优化:将车身质量目标函数式转化为约束,设计变量转化为目标,建立了使截面力学特性变量最小的多目标优化模型。然后将最优力学特性作为约束,截面面积最小作为目标函数,进行截面几何形状层次的优化。双层优化模型传递的设计变量为梁单元的截面积。采用改进的非劣分类遗传算法对双层协同优化模型进行了求解。 结合多点近似重分析与组合近似重分析的优点,本文提出了多点组合近似重分析算法,具有真正意义上的全局近似与局部近似的特点。为了加速遗传算法结构优化过程,将重分析技术应用到结构优化中,自适应地给出了遗传算法每代进化中重分析基向量个数的迭代格式,建立了重分析技术与优化算法间的桥梁。证明了含有多边形截面薄壁梁的框架结构轻量化设计的最优解都在可行域边界上。将遗传算法与准则法结合,在遗传算子操作结束后,加入准则操作,将可行域内部的个体拉到可行域边界。提出了混合OC-GA快速优化算法,该算法具有全局-局部的寻优特点,加速了结构频率优化。最后基于面向对象的思想自主开发了简化车身框架结构CAE分析与优化软件。