[发明专利]一种基于NSGA-Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法

说明书

本发明公开了一种基于NSGA‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法，属于防撞梁建模和结构优化技术领域，包括：最优拉丁超立方设计方法选取样本点进行响应面近似模型的构建；运用NSGA‑II算法对质量和比吸能进行确定性优化；对确定性优化解进行基于可靠性的6σ质量分析和优化。本发明仅针对铝合金精密铸造防撞梁总成的各部分厚度参数进行优化，通过基于NSGA‑II的确定性优化与基于6σ的可靠性优化，提高了防撞梁的耐撞性与可靠性，并实现了轻量化。

技术领域

本发明涉及汽车碰撞安全技术领域，具体是一种基于NSGA-Ⅱ的一体式 铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法。

背景技术

防撞梁作为汽车被动安全装置里的一个至关重要的部件，在汽车发生碰 撞时，保护车身、驾驶员和乘客的安全，防撞梁的轻量化与耐撞性优化越来 越受到关注。目前大多数传统防撞梁的设计无法兼顾轻量化和良好的碰撞性 能，一种能在保证优秀的碰撞性能的前提下，还有明显的轻量化效果的算法 是有迫切需求的。NSGA-Ⅱ遗传算法可有效解决非线性优化问题，突破了加 权求和法、线性规划法、约束法等传统多目标优化方法在缺乏经验的情况下 效果不佳、甚至失效的瓶颈，是十分适合本方案的优化算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于NSGA-Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞 梁结构优化方法，在通过NSGA-Ⅱ优化算法优化后，以满足RCAR低速碰撞 法规、拖车钩法规和2021C-NCAP的行人保护法规等，具有明显的轻量化效 果。

为达到上述目的，本发明提供一种基于NSGA-Ⅱ的一体式铝合金精密铸 造防撞梁结构优化方法，其包括如下步骤：

步骤1：在三维软件中建立防撞梁的几何模型；

步骤2：在有限元软件中建立正面碰撞有限元模型，通过LS-DYNA软件 进行求解；

步骤3：通过最优拉丁超立方设计方法采取样本点构建峰值碰撞力、最大 纵向位移、比吸能及质量高精度响应面近似模型；

步骤4：以最大纵向位移、峰值碰撞力为约束条件，以防撞梁的厚度为设 计变量，采用NSGA-Ⅱ算法对比吸能和质量进行确定性优化；

步骤5：根据步骤4的确定性优化解，考虑不确定性因素影响，对其约束 条件进行基于可靠性的6σ质量分析；

步骤6：对步骤5质量分析结果中不满足可靠性要求的约束条件进行6σ 质量优化。

进一步的，所述步骤3中的响应面模型如下：

最大纵向位移L_max的响应面模型为：

L_max＝77.167 4-2.578 0T₁-2.947 7T₂-3.796 1T₃-0.753 2T₄+ 0.285 1T₁²+0.3401T₂²+0.433 5T₃²+0.071 1T₄²-0.023 4T₁T₂- 0.343 8T₁T₃-0.122 1T₁T₄-0.158 0T₂T₃+0.0553T₂T₄+0.076 8T₃T₄

峰值碰撞力F_peak的响应面模型为：