基于某SUV车型的白车身NVH多目标性能优化

摘要

NVH领域包含了改良车辆舒适性的一些要求，提高NVH相关指标问题就是目前国内外相关企业和科研院所研究的重点。同时在新车的研发过程当中，为了降低生产成本，在保证NVH相关指标达标情况下，车辆轻量化也是需要考虑的因素，本文是以车身轻量化为目标，约束白车身一阶模态的多目标优化分析工作。 NVH相关目标优化问题不是单方面的，而是需要综合各学科各领域的多目标优化问题，在满足相关NVH目标的基础上在设计后期以车身轻量化为最终的目标。论文中采用国内未上市新车数据为依托，对多目标遗传算法原理、灵敏度分析原理、有限元法求解模态原理与方法、静刚度分析原理、试验设计方法等理论进行介绍。 本文进行的工作主要为以下四个方面: (1)根据企业要求，按照相应的划分网格标准建立白车身有限元网格模型; (2)根据构建的白车身有限元模型，进行了白车身模态分析（前端横摆模态、弯曲模态、后端开口扭转模态）和静刚度分析，其中模态分析在NVH领域关注的是低频模态，即20-200Hz。由于要考虑到白车身要与发动机激励振动共振，所以要进行避频，因此需要设立白车身模态与静刚度的目标值。通过对分析结果的判断，对目标中未达标项进行优化工作。在优化工作之前，为了避免漫无目的的优化工作，减少无谓的计算量，对白车身板件灵敏度进行分析，找出敏感度高的板件在进行专门的优化工作，然后将提出的优化方案更新到原模型上进行验算是否有效; (3)根据板件灵敏度计算的结果将原有限元模型更新，在灵敏度高的板件中选取面积大、质量重的板件，以板件的厚度为设计变量，以白车身总质量最小化为目标，进行试验设计; (4)将仿真的优化方案结果与真实试验结果进行对比，验证仿真与实验的误差程度，一般误差控制在5％以内。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1引言

1．2 CAE技术在汽车领域的应用

1．3白车身结构分析简介

1．4多目标优化研究现状

1．5本章小结

2 某SUV车型白车身有限元模型的建立

2．1引言

2．2某SUV白车身简介

2．3前处理软件介绍

2．4白车身有限元模型构建

2．4．1网格划分

2．4．2赋予单元材料属性

2．4．3模型连接

2．4．4模型检查

2．5本章小结

3 某SUV车型白车身模态分析与优化

3．1引言

3．2白车身模态分析原理

3．2．1模态分析理论

3．2．2基于Lanczos算法的模态分析

3．3模态分析

3．4板件灵敏度分析

3．4．1灵敏度分析原理

3．4．2灵敏度计算

3．5白车身模态优化

3．6本章小结

4基于多目标某SUV车型白车身优化

4．1引言

4．2轻量化技术

4．2．1轻量化技术简介

4．2．2车身轻量化水平评估方法

4．3试验设计简介

4．4试验数据处理

4．5多目标优化

4．5．1因子与水平的选取

4．5．2结果提取

4．5．3采用Nastran求解器进行验算

4．6本文小结

5某SUV车型白车身静刚度分析

5．1引言

5．2静刚度分析原理

5．2．1弯曲刚度

5．2．2扭转刚度

5．3．1静力学分析基本理论

5．3．2线性静力学方程求解原理

5．4求解器介绍

5．5弯曲静刚度分析

5．5．1白车身弯曲静刚度

5．5．2白车身扭转静刚度

5．5．3白车身前端弯曲刚度

5．5．4白车身后端弯曲刚度

5．6本章小结

6 某SUV车型白车身模态试验

6．1引言

6．2模态试验

6．2．1模态试验原理

6．2．2试验工况

6．2．3试验条件

6．2．4试验方法

6．2．5试验结果

6．3白车身模态试验结果与有限元仿真分析结果对比

6．4本章小结

7结论与展望

参考文献

致谢