文档介绍：天津大学
博士学位论文
多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究
姓名:崔新涛
申请学位级别:博士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:胡仕新
20070501
摘要车身轻量化是提高汽车燃油经济性、减少尾气排放、节约材耗的有效手段。络建立约束方程峁剐阅的全局近似模型,采用多目标遗传算法进行优采用轻量化材料是汽车车身轻量化的重要途径。相对于单一材料车身而言,多材料车身可以充分发挥不同材料的性能、成本优势,为车身各个零部件选择合适的制造材料,从而在性能和成本约束下,实现较好的轻量化效果。本文以汽车车身为对象,基于合适材料用于合适部位的设计理念,综合考虑车身结构性能、.质量和成本,研究多材料车身轻量化设计方法。论文主要研究内容和成果如下:党瞪斫峁剐阅芊治黾安问槊舳燃扑恪2捎糜邢拊7椒ǚ抡娣治隽顺瞪静态刚度和整车正面碰撞性能,通过车身刚度和碰撞响应的结构参数灵敏度分析,辨识了对刚度和正面碰撞响应影响较大的关键零部件;根据车身结构特点和功能,将车身分解为大型板壳结构部件和薄壁梁结构部件两大类,针对两类车身部件提出了相应的优化选材策略。嫦蚯崃炕某瞪戆蹇抢嗖考呕〔挠肷杓啤R猿得叛〔暮蜕杓莆7独提出针对车身大型板壳类零部件轻量化设计的选材方法。首先提出了一种同时考虑车门侧面挤压碰撞、刚度、固有频率以及结构质量等多个准则的汽车车门优化设计方法,采用该方法对采用各种材料的车门结构进行了优化;然后在结构优化的基础上,进行成本分析;最后综合考虑质量和制造成本,采用价值函数理论对车门进行优化选材。该方法对其它车体大型板壳类零部件的选材和设计具有普适性。诓牧闲阅苤甘某瞪肀”诹翰考呕〔挠肷杓啤9菇顺瞪肀”诹翰件材料性能指数的精确模型,替代基于简单结构形状建立的传统模型,该指数可用来量化分析车身薄壁梁部件中轻质材料替代传统钢材的轻量化效果。分析了材料性能指数对选材的影响。基于价值函数理论和材料性能指数,提出了薄壁梁部件材料选择方法。在计算与验证各薄壁梁部件材料性能指数的基础上,对车身薄壁粱部件进行材料优选,实现了以仅增加.%的材料成本,,建立了车身材料与结构组合优化设计数学模型,利用神经网天津大学博士学位论文
化问题求解。利用该方法,可以为车身蜃幼芭涮的各个零件选择最合适的材料,同时可以得到零件的优化厚度。本文研究结果表明,相对于单一材料结构设计而言,多材料结构车身将合适的材料用在合适的部位,从而可以在不显著增加成本的前提下,达到明显的轻量化效果。关键词:汽车车身,轻量化,多材料结构,优化设计,有限元方法天津大学博士学位论文
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匦妒月岁日学位论文作者签名:在车亏踌学位论文作者签名:在辜写涛签字日期:如昝滤耆独创性声明学位论文版权使用授权书签字日期:诳年禄踩表或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤鲞盘堂或其他教育机构的学位或本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨注盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得签字日期:导师签名:
霎圈鬟一圈第一章绪论车身轻量化设计研究的背景及意义为年到年中国汽车的产量叫】。特别值得~提的是,年中国爨量《霪毯■年,,使得生产率提高了十几倍,并且每辆丁型福特车的售价从涝=档美元。自此,汽车开始变成了一项普及性的商品进入千家万户,同时世界现代汽车工业蓬勃发展的序幕也正式开启。目前汽车工业已经发展成为全球经济的支柱产业,紧密联系着化工、材料、机械制造、电子等多个产业。可以说,汽车工业的成就和水平一定程度上代表了制造业的最高水平。现在汽车也越来越广泛的涉足百姓生活,据不完全统计,目前世界汽车保有量约为诹荆ぜ频年全球汽车保有量将达到亿辆中国汽车工业自世纪年代中期以来得到迅猛的发展,特别是世纪年代以来,国外汽车工业公司纷纷在中国开展生产销售业务,极大地提升了国内汽车行业的生产率和竞争力。与此同时,中国的汽车产量也迅速增加,图生产汽车蛄荆殉晌=龃巫用拦腿毡镜氖澜绲谌笃瞪暖霍亨利·福特当年已经预料到汽车工业的