[发明专利]一种座椅骨架轻量化设计方法

权利要求书

1.一种座椅骨架轻量化设计方法，其特征在于，建立优化设计数学模型：

一、设计变量：X＝{X1，X2，X3}^T三维设计空间，

1)、X1——管子与管子对接焊接方式，

2)、X2——圆钢管规格，

3)、X3——钣金材料；

二、设计变量区间：

X	设计变量区间
X1	A、B
X2	25*1.5、25*2.0、30*1.5、30*2.0
X3	SAPH440、SPFH540、SPFH590

A—管子端头压扁焊接，

B—管子端头切近似半圆弧焊接，

管子规格由管子外径和壁厚来定义，25*1.5为外径25mm，壁厚1.5mm，

钣金材料可选项为SAPH440、SPFH540、SPFH590，价格依次升高，管子材料作为设计参数中的已知常量，材料为Q235；

三、约束条件：g₁(X)g₂(X)

g₁(X)＝g₁(X1，X2，X3)，为满足行李箱碰撞的刚度强度要求，通过建立行李箱碰撞分析有限元模型验证，

g₂(X)＝g₂(X1，X2，X3)，为满足价格控制要求；

四、目标函数：

f(X)＝f(X1，X2，X3)——座椅重量；

五、设计目标：min f(X)

min f(X)＝minf(X1，X2，X3)——座椅重量最轻；

六、计算过程：

1)根据价格约束函数，选择价格最低的SAPH440，

2)通过建立行李箱碰撞分析有限元模型验证行李箱碰撞的刚度强度要求，选择B焊接方式，

3)根据圆钢管规格计算各规格座椅重量，选择使座椅重量最轻的管子规格；

设计目标函数优化：

min f(X)＝minf(X1，X2，X3)

f(X)＝X1+X2+X3

X1为B焊接方式带来的重量变化，是常量C1，

X2为一定长度不同管子规格管子重量：

X2＝L×β×π*(r1²-r2²)＝L×β×π*(Dt-t²)

r1——外圆半径

r2——内圆半径

t——管子厚度

D——管子外径

L——管子长度

β——管子材料密度

X 3为不同钣金材料带来的重量变化，是常量C2

整理得：

f(X)＝C1+L×β×π·(Dt-t²)+C2

由公式可以看出对f(X)求极小值，即对f(D，t)＝Dt-t2求极小值

25≤D≤30

1.5≤t≤2.0；

按座椅重量依次较重，管子规格的排序为：25*1.5，30*1.5，25*2.0，30*2.0。

2.如权利要求1所述的座椅骨架轻量化设计方法，其特征在于，优化后的方案再进行安全带固定点强度、头枕静强度、ISOFIX固定装置的强度分析，均能够满足要求，则认为优化方案可以实施。