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基于PRSEUS构型翼身融合机体结构多学科优化设计方法与应用
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作者 田瑞 王海燕 +3 位作者 聂小华 罗利龙 田宇 彭涛 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期818-827,共10页
针对翼身融合(BWB)布局机体结构承载效率低、结构增重以及高后置背撑发动机带来的大载荷和舱内噪声等问题,基于新型材料和新型高效承载结构(PRSEUS),开展以提高结构承载效率和轻量化为目标,兼顾气动、噪声、振动及工艺等多学科约束的非... 针对翼身融合(BWB)布局机体结构承载效率低、结构增重以及高后置背撑发动机带来的大载荷和舱内噪声等问题,基于新型材料和新型高效承载结构(PRSEUS),开展以提高结构承载效率和轻量化为目标,兼顾气动、噪声、振动及工艺等多学科约束的非常规圆截面机体结构多学科优化设计方法研究。基于自适应代理模型构建技术建立了机体结构气动、噪声子系统性能分析代理模型,实现了对机体结构气动载荷、噪声性能的预测,并将气动、噪声性能的基本要求转化为几何尺寸及力学响应等约束条件,从而把多学科问题集成到一套有限元分析模型,配合高效数学规划法,解决了多学科高精度模型分析耗时问题,实现了翼身融合机体结构的多学科优化设计。通过机体结构有限元分析验证,在满足各学科约束条件前提下,结构的承载效率得到较大幅度提升,中央机体结构减质率达到了8.7%。 展开更多
关键词 翼身融合 多学科优化设计 高效承载结构 代理模型 结构减质 数学规划法
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直升机旋翼桨叶动力学/强度多学科优化设计
2
作者 余瑾 金坤健 +1 位作者 黄珺 陈艳红 《直升机技术》 2024年第1期1-6,共6页
为解决板梁构型桨叶设计方案结构超重和疲劳寿命不足的问题,以旋翼桨叶剖面特性展向分布为设计变量,以桨叶频率配置、气弹稳定性和转动惯量为设计约束,组织多学科优化设计,实现减小桨叶结构重量,提高桨叶疲劳寿命并降低桨叶剖面动载荷... 为解决板梁构型桨叶设计方案结构超重和疲劳寿命不足的问题,以旋翼桨叶剖面特性展向分布为设计变量,以桨叶频率配置、气弹稳定性和转动惯量为设计约束,组织多学科优化设计,实现减小桨叶结构重量,提高桨叶疲劳寿命并降低桨叶剖面动载荷的设计目标。取桨叶动载荷最大的高速前飞状态为设计点,采用文中构建的方法,成功实现了该桨叶的调频/减重/减振/提高疲劳寿命优化设计,优化后桨叶结构减重近10%,桨叶控制剖面的动应变降到许用值以下,满足了重量和疲劳寿命设计指标。 展开更多
关键词 减重 减振 提寿 多学科优化 桨叶 直升机
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车身结构性能多学科优化技术研究及应用
3
作者 王香廷 《汽车实用技术》 2024年第8期69-73,共5页
汽车市场竞争日渐加剧,车身设计面临严峻挑战。在前期的车身结构平台设计时,需要同时考虑平台不同车型的车身碰撞,噪声、振动与声振粗糙度(NVH)以及强度疲劳性能设计。随着车身结构耐撞性设计难度加大,车身重量随之增加,性能和结构轻量... 汽车市场竞争日渐加剧,车身设计面临严峻挑战。在前期的车身结构平台设计时,需要同时考虑平台不同车型的车身碰撞,噪声、振动与声振粗糙度(NVH)以及强度疲劳性能设计。随着车身结构耐撞性设计难度加大,车身重量随之增加,性能和结构轻量化设计平衡难度加大。为了应对车身开发的种种挑战,文章研究基于车身结构性能多学科优化技术,在车身概念设计阶段贯穿仿真优化驱动设计的理念即结构性能一体化,快速实现重量增加最小前提下的性能指标,基于某运动型多功能车(SUV)的车型开发案例诠释了此技术的可行性,为后期的车身开发提供参考。 展开更多
关键词 车身设计 性能设计 优化流程 拓扑优化 断面和接头优化 参数化模型优化 多学科优化
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基于多学科优化的某乘用车制动盘设计
4
作者 何代澄 《农业装备与车辆工程》 2024年第4期40-44,共5页
以某乘用车通风前制动盘为研究对象,将制动盘各主要结构参数作为制动盘优化设计的设计变量,以制动盘的单次制动温升、连续10次制动温升、热变形、模态和应力作为制动盘优化设计的约束条件,同时将制动盘的质量最小作为制动盘优化设计的目... 以某乘用车通风前制动盘为研究对象,将制动盘各主要结构参数作为制动盘优化设计的设计变量,以制动盘的单次制动温升、连续10次制动温升、热变形、模态和应力作为制动盘优化设计的约束条件,同时将制动盘的质量最小作为制动盘优化设计的目标,基于创建的响应面分析模型进行制动盘的多学科联合优化设计,为汽车制动盘的多学科联合优化设计提供理论依据和参考。结果表明,多学科联合优化后的制动盘仿真分析结果均同时满足要求,同时制动盘基于响应面分析模型进行多学科联合优化结果的误差值均在可接受范围内,表明制动盘多学科联合优化结果是可靠的。 展开更多
关键词 制动盘 多学科优化 响应面法 结构设计
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基于多学科优化的多用途货车白车身轻量化设计 被引量:2
5
作者 韩立 马春林 +2 位作者 刘莹 王建勇 李海鹏 《汽车工程师》 2023年第2期22-29,共8页
为探究多用途货车车身轻量化设计空间,在性能、质量、成本间进行多学科优化,以某多用途货车白车身为研究对象,选取46个设计变量,涵盖73个零件厚度水平的1680个样本点,采用最优拉丁超立方方法进行弯扭刚度、模态频率、质量、成本的试验设... 为探究多用途货车车身轻量化设计空间,在性能、质量、成本间进行多学科优化,以某多用途货车白车身为研究对象,选取46个设计变量,涵盖73个零件厚度水平的1680个样本点,采用最优拉丁超立方方法进行弯扭刚度、模态频率、质量、成本的试验设计,得到零件对车身性能贡献的灵敏度,建立二阶多项式响应面近似模型。具体制定3组优化方案,分别为保持原车身基础性能水平,允许刚度下降10%、模态频率波动2Hz,允许刚度下降20%、模态频率波动4Hz,利用自动优化算法以质量最小为目标进行优化设计。结果表明,3组优化方案分别可减轻质量14.63kg、20.37kg、25.78kg。 展开更多
关键词 多用途货车 白车身 轻量化 多学科优化设计
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电动复合四旋翼无人机总体多学科优化设计方法
6
作者 张航 黄盈卓 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期148-160,共13页
为解决当前电动复合四旋翼无人机设计中存在的布局选择缺乏理论依据、缺少旋翼模式下的抗风性能的分析和评估方法、两套动力系统独立进行设计和总体设计过程多数采用传统序列设计方法而未充分考虑几何外形、气动、配平和稳定性、动力系... 为解决当前电动复合四旋翼无人机设计中存在的布局选择缺乏理论依据、缺少旋翼模式下的抗风性能的分析和评估方法、两套动力系统独立进行设计和总体设计过程多数采用传统序列设计方法而未充分考虑几何外形、气动、配平和稳定性、动力系统、质量、旋翼模式下的抗风性能和续航性能等学科之间参数相互传递带来的复杂耦合关系等问题,根据所提基于代理模型的改进并行子空间优化算法,通过建立几何外形参数化模型和气动网格划分模型、各个飞行模式下的气动性能和飞行性能分析模型、旋翼模式下抗风性能的评估和分析模型以及已经提出的电动力系统模型,形成了电动复合四旋翼无人机的多学科优化设计(MDO)方法,并将该方法应用于一架小型电动复合四旋翼无人机的总体设计当中,基于优化设计结果制作了原理样机。原理样机的飞行实验结果显示飞行性能均满足设计要求,并且在起飞总质量降低约为2.8%的情况下,航时提升了约14.1%,最大可抗风速提升了约3.5%,表明了所提MDO方法的可行性和正确性,可为电动复合四旋翼无人机产品的研发和应用提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 复合四旋翼无人机 总体设计 抗风性能 电动力系统 多学科优化设计
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基于多学科优化的航空发动机重量设计方法研究
7
作者 周建超 赵翀 怀时卫 《内燃机与配件》 2023年第6期38-40,共3页
航空发动机重量设计是一个系统工程,各个研制阶段或者各零部件、系统分别独立进行重量设计不能适应新时期发动机的重量等指标的研制要求。本文探索了新形势下的发动机重量设计方法,分析了先进技术对重量设计的影响,初步搭建了基于多学... 航空发动机重量设计是一个系统工程,各个研制阶段或者各零部件、系统分别独立进行重量设计不能适应新时期发动机的重量等指标的研制要求。本文探索了新形势下的发动机重量设计方法,分析了先进技术对重量设计的影响,初步搭建了基于多学科优化的重量设计模型,并进行了可行性探讨。 展开更多
关键词 重量设计 多学科优化设计 航空发动机 仿真 数字化技术
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某越野车仪表板的CAE多学科优化设计
8
作者 王凡 陶钧 《专用汽车》 2023年第9期62-65,共4页
越野车仪表板设计中,需要满足模态、头碰减速度、重量限制三个要求。优化过程中加强CCB的主横梁和支架可以提高整体模态,而往往加强了主横梁和支架后会导致头碰减速度过高,整体重量也会超过设计限制值。利用使用多学科优化,可以更合理... 越野车仪表板设计中,需要满足模态、头碰减速度、重量限制三个要求。优化过程中加强CCB的主横梁和支架可以提高整体模态,而往往加强了主横梁和支架后会导致头碰减速度过高,整体重量也会超过设计限制值。利用使用多学科优化,可以更合理地设置零件厚度,优化零件形状,从而实现多种性能协同优化,达到设计目标的要求。 展开更多
关键词 模态 头碰 轻量化 多学科优化
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基于多学科优化的锂离子动力电池包设计
9
作者 马洪涛 谢京 《自动化应用》 2023年第9期251-253,256,共4页
为了解决电动车锂离子动力电池包结构耐久性问题,分析了噪声振动粗糙度、结构耐久性和碰撞安全工况。将频域随机振动载荷等效成时域随机信号,开展焊点疲劳分析。设计了多学科自动化样本计算流程后,开展优化分析。实验证明,采用多学科优... 为了解决电动车锂离子动力电池包结构耐久性问题,分析了噪声振动粗糙度、结构耐久性和碰撞安全工况。将频域随机振动载荷等效成时域随机信号,开展焊点疲劳分析。设计了多学科自动化样本计算流程后,开展优化分析。实验证明,采用多学科优化设计方案显著提高了计算性能。基于多学科优化的锂离子动力电池包设计能够快速、准确地找到全局最优解。 展开更多
关键词 多学科优化 锂离子动力电池包 电动汽车
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电子设备多学科优化设计技术及其应用 被引量:3
10
作者 冯刚英 《电讯技术》 北大核心 2012年第3期379-383,共5页
多学科优化技术是有效提升电子设备综合设计水平的关键技术之一。结合电子设备多学科优化的技术需求,概述了电子设备多学科优化设计技术研究取得的相关成果,包括多学科建模技术、多学科优化策略及优化算法应用、优化流程定制及学科分层... 多学科优化技术是有效提升电子设备综合设计水平的关键技术之一。结合电子设备多学科优化的技术需求,概述了电子设备多学科优化设计技术研究取得的相关成果,包括多学科建模技术、多学科优化策略及优化算法应用、优化流程定制及学科分层次优化关系建立技术等内容,通过多学科优化设计平台实际应用,实现了电子设备重量减轻,性能提高。 展开更多
关键词 电子设备 多学科优化设计 多学科建模 优化算法 多学科优化设计平台
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一种求解一般性多学科优化问题的分布式分解方法
11
作者 张代雨 张贝 +2 位作者 王志东 陈旭 吕海宁 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期932-946,共15页
为了求解大规模多学科优化设计问题,目前已有多种分布式多学科优化方法被提出,但这些优化方法数值收敛困难,或局限于拟可分多学科设计优化问题,不适用于具有全局约束和全局目标的一般性多学科优化问题。为此本文提出一种分布式分解优化... 为了求解大规模多学科优化设计问题,目前已有多种分布式多学科优化方法被提出,但这些优化方法数值收敛困难,或局限于拟可分多学科设计优化问题,不适用于具有全局约束和全局目标的一般性多学科优化问题。为此本文提出一种分布式分解优化方法,其主要思想是通过两层分解策略,将一般性多学科优化问题分解为一个系统级问题和多个并行子优化问题,并证明该方法的最优解收敛于一般性多学科优化问题的Karush-Kuhn-Tucker点。最后,通过两个典型多学科优化算例对所提方法进行测试验证。结果表明该方法是一种具有良好收敛性能、竞争力强的分布式多学科优化方法。 展开更多
关键词 多学科设计优化 收敛证明 分解策略 最优灵敏度分析
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基于协同优化和多目标遗传算法的车身结构多学科优化设计 被引量:91
12
作者 王平 郑松林 吴光强 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期102-108,共7页
在汽车车身结构NVH和侧面碰撞安全性研究中,实施多学科多目标优化的可行性设计。通过试验设计制定试验方案并进行数据采样,构建考虑整车侧撞安全性、白车身模态、静态弯曲刚度、扭转刚度和轻量化等性能的响应面近似模型,然后对车身结构... 在汽车车身结构NVH和侧面碰撞安全性研究中,实施多学科多目标优化的可行性设计。通过试验设计制定试验方案并进行数据采样,构建考虑整车侧撞安全性、白车身模态、静态弯曲刚度、扭转刚度和轻量化等性能的响应面近似模型,然后对车身结构分别进行确定性和可靠性轻量化单目标设计。最后,运用多目标遗传算法结合多学科协同优化对车身结构进行多目标优化设计,获取Pareto最优化解集。研究结果表明:可靠性优化设计较确定性优化设计而言,能考虑产品设计和生产过程中的不确定性因素,保证产品稳健性;车身结构的多目标优化设计全面考虑了车身结构轻量化、NVH和碰撞安全性能等多学科之间的耦合和解耦;设计者可按需选择其满意的优化结果,这将大幅缩减产品开发周期、降低产品开发成本。 展开更多
关键词 多学科优化 多目标遗传算法 可靠性优化 轻量化 协同优化
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自适应粒子群优化的高压共轨燃油喷嘴多学科优化设计 被引量:12
13
作者 袁文华 鄂加强 +2 位作者 龚金科 王春华 彭雨 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期63-67,共5页
为了确保高压共轨燃油喷嘴整体性能提高,以高压共轨燃油喷嘴雾化性能、压力损失为目标函数建立了多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应粒子群优化算法进行了多学科设计优化。结果表明:雾化性能提高了36.77%,... 为了确保高压共轨燃油喷嘴整体性能提高,以高压共轨燃油喷嘴雾化性能、压力损失为目标函数建立了多学科设计优化模型,并充分考虑各学科之间的耦合效应,采用自适应粒子群优化算法进行了多学科设计优化。结果表明:雾化性能提高了36.77%,压力损失下降了11.27%,整体性能提高了16.60%。 展开更多
关键词 内燃机 高压共轨 喷嘴 自适应粒子群 多学科优化设计
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民机设计中的多学科优化和数值模拟 被引量:17
14
作者 朱自强 王晓璐 +1 位作者 吴宗成 陈泽民 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期1-13,共13页
结合世界民机研制的历程,论述了未来民机产品的要求和应用先进技术的重要性。讨论了市场模式的变化,即要求航空工业界提供更高、更快和更远(技术驱动型)的产品转变为生产快、价格低而性能更好(市场驱动型)的产品。这种变化要求新的设计... 结合世界民机研制的历程,论述了未来民机产品的要求和应用先进技术的重要性。讨论了市场模式的变化,即要求航空工业界提供更高、更快和更远(技术驱动型)的产品转变为生产快、价格低而性能更好(市场驱动型)的产品。这种变化要求新的设计方法、工具和过程。传统的按序和迭代的飞机设计模式将逐渐走向新的更加综合性的、如虚拟产品或综合的产品和过程发展的设计方法。多学科优化设计是实现新的综合设计方法的关键技术。简要地讨论了此方法并介绍了工业界应用的要求。计算流体力学(CFD)起着推动走向综合设计过程的作用。详细说明了CFD对民机成功设计的中心作用,讨论了其分析和设计的功能,说明数值模拟是未来飞机设计和发展中的关键模型化和模拟技术,对于现代化的综合设计的成功应用是很重要的。 展开更多
关键词 民机设计 多学科优化 数值模拟
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基于iSIGHT的多学科优化方法研究 被引量:20
15
作者 周达达 陈国金 龚友平 《机电工程》 CAS 2009年第12期78-81,共4页
多学科协同建模、仿真、优化是提高复杂产品设计质量的有效途径之一,针对在机构设计中过度考虑安全因素,导致材料浪费的问题,研究了在iSIGHT多学科优化平台上利用CAD/CAE学科软件搭建的装载机执行机构的多柔体虚拟样机模型。介绍了面向... 多学科协同建模、仿真、优化是提高复杂产品设计质量的有效途径之一,针对在机构设计中过度考虑安全因素,导致材料浪费的问题,研究了在iSIGHT多学科优化平台上利用CAD/CAE学科软件搭建的装载机执行机构的多柔体虚拟样机模型。介绍了面向模型的多领域协同仿真技术及基于系统过程集成和命令文件解析的建模技术。应用多学科变量耦合优化算法有效地解决了子系统之间的耦合和并行优化设计。从结果分析中可以看出,用该方法有效地实现了装载机执行机构的轻量化设计。 展开更多
关键词 多学科优化设计 协同 iSGHT 过程集成 文件解析
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代理模型在飞行器多学科优化中的应用研究
16
作者 蒋鲁佳 辛万青 +2 位作者 张鸣 王威 陈红波 《弹箭与制导学报》 北大核心 2023年第3期56-61,共6页
飞行器多学科优化能够提高飞行器总体设计的质量和综合性能,然而,在优化设计过程中,庞大的数据量与计算量、复杂的信息交互、非线性设计空间等会耗费大量的优化计算时间,从而降低优化效率及优化结果的准确性。文中针对飞行器多学科设计... 飞行器多学科优化能够提高飞行器总体设计的质量和综合性能,然而,在优化设计过程中,庞大的数据量与计算量、复杂的信息交互、非线性设计空间等会耗费大量的优化计算时间,从而降低优化效率及优化结果的准确性。文中针对飞行器多学科设计模型的特点,从工程应用的角度出发,通过构造代理模型,简化了优化迭代过程中需要进行的复杂的学科分析,有效提升了飞行器多学科设计优化的效率。 展开更多
关键词 飞行器总体设计 多学科设计优化 代理模型 总体设计
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转子式机油泵多学科优化设计 被引量:15
17
作者 曾庆生 杨毅 王湘江 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期73-77,共5页
为了确保发动机转子式机油泵整体性能提高,以转子式机油泵泵油性能、质量以及抗冲击性能为目标函数建立了多学科设计优化模型,并充分考虑了各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行了求解。多学科设计优... 为了确保发动机转子式机油泵整体性能提高,以转子式机油泵泵油性能、质量以及抗冲击性能为目标函数建立了多学科设计优化模型,并充分考虑了各学科之间的耦合效应,采用自适应混沌优化算法对多学科设计优化模型进行了求解。多学科设计优化结果表明:转子式机油泵供油量增加了2.43%,质量减少了10.0%,位移变形减少了16.3%,整体性能提高了8.2%。优化前后转子式机油泵转子齿面交变有效应力对比试验结果表明:优化后机油泵齿顶所受最大应力降低至150 MPa左右,小于屈服极限。 展开更多
关键词 内燃机 转子式机油泵 多学科优化设计 自适应混沌优化算法
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亚轨道重复使用运载器总体多学科优化方法 被引量:11
18
作者 龚春林 谷良贤 粟华 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期5-10,16,共7页
针对亚轨道运载器总体设计多学科耦合的特点,从任务规划、学科建模、集成和求解策略等方面对多学科优化方法进行了研究。以助推亚轨道飞行器为对象,确定了学科模块组成、功能和数据耦合关系。建立了与总体设计过程相适应的7个学科模型,... 针对亚轨道运载器总体设计多学科耦合的特点,从任务规划、学科建模、集成和求解策略等方面对多学科优化方法进行了研究。以助推亚轨道飞行器为对象,确定了学科模块组成、功能和数据耦合关系。建立了与总体设计过程相适应的7个学科模型,包括几何主模型、气动、推进、弹道、气动热、传热/热防护系统、结构。结合飞行器任务要求和基准方案,从系统级定义了多学科优化问题,包括目标函数、约束条件和设计变量。基于多学科软件框架集成学科模型,采用多学科可行法作为求解框架,建立了亚轨道飞行器多学科优化系统,选择SQP算法完成了以起飞总重为目标的优化。结果显示,优化后,发动机结构、热防护系统有所增加,但结构质量和燃油消耗减小,综合作用使总重减小2.4%,体现了多学科优化的协同作用。 展开更多
关键词 亚轨道 重复使用运载器 多学科优化 总体设计
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多学科优化在后背门改进设计中的应用 被引量:10
19
作者 刘豪 王丽娟 +1 位作者 陈宗渝 杜莉 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第5期766-770,共5页
在某SUV车型的背门模态分析中,背门1阶固有频率与发动机及路面的激振频率过于接近,这种情况会导致在日常行驶工况中车门产生共振,影响车门的NVH性能。本文中以对车门质量及1阶固有频率的灵敏度较高的几个构件的材料厚度为设计变量,采用... 在某SUV车型的背门模态分析中,背门1阶固有频率与发动机及路面的激振频率过于接近,这种情况会导致在日常行驶工况中车门产生共振,影响车门的NVH性能。本文中以对车门质量及1阶固有频率的灵敏度较高的几个构件的材料厚度为设计变量,采用最优拉丁方试验设计方法获得样本数据,并用响应面法构建了背门质量及1阶固有频率的近似模型,利用序列二次规划法对该两个近似模型进行多学科并行优化,在保证背门质量不增加的情况下,显著提高了背门的1阶固有频率。 展开更多
关键词 最优拉丁方 响应面 序列二次规划法 轻量化 多学科优化
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基于多学科优化设计方法的白车身轻量化 被引量:32
20
作者 王登峰 卢放 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期29-37,共9页
建立某国产轿车的整车有限元模型,依据侧碰法规及NVH性能要求对白车身结构进行了多学科集成优化设计。根据侧碰及NVH仿真结果,选取白车身关键零件的板厚及材料为变量,以白车身质量和刚度为目标,以侧碰加速度及侵入量为约束条件,建立了... 建立某国产轿车的整车有限元模型,依据侧碰法规及NVH性能要求对白车身结构进行了多学科集成优化设计。根据侧碰及NVH仿真结果,选取白车身关键零件的板厚及材料为变量,以白车身质量和刚度为目标,以侧碰加速度及侵入量为约束条件,建立了白车身刚度径向基函数(RBF)神经网络近似模型及侧碰二阶逐次替换的响应面模型(Stepwise-RSM),利用模拟退火算法进行了多目标优化,在保证了车辆的安全及NVH性能的前提下使白车身质量下降了15.7 kg。 展开更多
关键词 车辆工程 白车身轻量化 多学科优化 近似模型
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