[发明专利]一种基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化设计方法，包括建立驾驶室车身三维模型；建立商用车驾驶室碰撞安全性有限元分析系统；综合考虑部件质量变化对驾驶室刚度性能影响程度的轻重排序，提取高敏感度值的板厚作为关键设计变量；构建商用车驾驶室整车系统近似模型，替代原有商用车驾驶室复杂模型；建立驾驶室轻量化优化设计数学模型，获取最佳商用车驾驶室质量和商用车驾驶室碰撞安全性性能指标。本发明所述方法改变了传统单一目标的轻量化，实现了车身轻量化与安全性水平双重提升；运用代理模型的高效精确建模方法，有效解决驾驶室复杂模型计算时间成本高的问题，大幅度提高驾驶室复杂模型轻量化优化效率。

技术领域

本发明涉及商用车技术领域，特别是一种基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化设计方法。

背景技术

随着全球能源危机愈演愈烈和环境污染日益严重，商用车驾驶室节能减排越来越受到广泛关注，商用车结构较乘用车大，实现商用车的结构轻量化，是能够有效地减少汽车尾气排放和控制燃油消耗的关键举措。目前，商用车驾驶室轻量化措施主要是通过减小材料厚度实现减小驾驶室整车质量，但是不可避免牺牲驾驶室结构碰撞安全性。近年来，随着交通事故频发，伤亡人数高居不减，商用车驾驶室碰撞安全性引起人们高度重视，国家制定了相关法规，对商用车驾驶室的碰撞安全性提出更高要求。然而，现有的驾驶室轻量化优化设计仅仅考虑结构刚度等单一性能，并未综合考虑驾驶室碰撞安全性。因此，本发明针对现有商用车驾驶室轻量化优化设计目标单一的问题，提出了基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化方法，有效解决现有商用车驾驶室轻量化优化设计过程中未考虑碰撞安全性的问题，实现商用车驾驶室质量和碰撞安全性性能双重提升。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化设计方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所要解决的问题在于如何提供一种基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化设计方法。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化设计方法，其包括，建立驾驶室车身三维模型，并根据三维模型建立驾驶室车身系统有限元分析模型，分析驾驶室结构扭转刚度和弯曲刚度；建立商用车驾驶室碰撞安全性有限元分析系统，进行商用车驾驶室整车碰撞试验仿真分析，提取驾驶室碰撞安全性性能指标和最劣碰撞安全性指标；运用驾驶室优化设计变量筛选方法，综合考虑部件质量变化对驾驶室刚度性能影响程度的轻重排序，提取高敏感度值的板厚作为关键设计变量；通过近似模型构建方法，构建商用车驾驶室整车系统近似模型，替代原有商用车驾驶室复杂模型；建立驾驶室轻量化优化设计数学模型，运用多目标算法，将关键板厚设计变量代入数学模型并进行迭代计算，获取最佳商用车驾驶室质量和商用车驾驶室碰撞安全性性能指标。

作为本发明所述基于碰撞安全性的商用车驾驶室轻量化优化设计方法的一种优选方案，其中：所述驾驶室轻量化优化设计数学模型如下，

x＝[x₁,x₂,···,x_n]^T

其中，其中，x为驾驶室零部件板厚关键设计变量；f(x)为目标变量；fk(x)为目标函数子函数，即是需要优化的多个目标；g_p与h_q均为约束条件；Ω为可行域，x＝[x₁,x₂,…,x_n]^T为变量空间。