[发明专利]一种电动客车骨架的高维多目标优化设计方法

说明书

本发明提供了一种电动客车骨架的高维多目标优化设计方法，包括：建立客车骨架有限元模型；对模型进行基础性能分析、模态分析以及整车骨架侧面碰撞分析；将客车骨架分为若干组；将整车侧面碰撞时的驾驶员处加速度、中门附近座椅处加速度以及低阶模态频率设定为优化约束，将整车质量、极限扭转工况最大变形以及侧碰侵入量设为优化目标，将分组的设计变量厚度作为优化变量；筛选出后续的优化变量；进行试验设计；拟合近似模型，检验模型的精度；建立数学优化模型，进行优化；筛选出一组符合要求的数据，重新导入有限元模型，再与最初模型相比较，判断优化效果，本发明为兼顾多个线性以及高度非线性响应的高维多目标协同优化设计方法。

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种电动客车骨架的高维多目标优化设计方法。

背景技术

随着计算机技术的发展以及数值分析理论，优化算法等技术的不断发展完善，骨架系统的设计出现了更先进、准确、高效的方法。

目前已有专利提出的汽车多目标优化设计方法：

中国发明专利(申请号：202011259985.1)《一种混合动力客车骨架的多目标优化设计方法》中公开了一种兼顾一阶模态频率、极限扭转工况、整车正面碰撞时驾驶员处加速度、整车正面碰撞吸能等多个线性以及高度非线性响应的多学科协同优化设计方法

中国发明专利(申请号：201910215479.3)《一种车身框架学科协同优化设计方法及系统》中公开了一种具有多个子工况模型的车身框架协同优化设计方法，所述多个子工况模型包含弯曲刚度，扭转刚度，模态的线性工况以及碰撞工况这一非线性工况。

上述这些专利虽然涉及考虑了碰撞性能，但是只考虑了正面碰撞以及碰撞变形，而未将其他碰撞情况和相关碰撞安全性数据考虑到设计方案中，同时，这些优化设计方法考虑的优化目标较少，均为两个目标，而对于客车骨架来说，其性能涉及方方面面，所以需要以多种性能为目标进行优化。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种电动客车骨架的高维多目标优化设计方法，兼顾一阶模态频率、极限扭转工况、侧碰侵入量、整车侧面碰撞时的驾驶员处加速度、中门附近座椅处加速度等多个线性以及高度非线性响应的高维多目标协同优化设计。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种电动客车骨架的高维多目标优化设计方法，其特征在于，包括：

S1：建立用于优化分析的客车骨架有限元模型；

S2：对所述客车骨架有限元模型进行基础性能分析、模态分析以及整车骨架侧面碰撞分析，所述基础性能分析包括水平弯曲工况、极限扭转工况、紧急制动工况和紧急转弯工况的静力分析；

S3：以客车骨架部件的位置、功能以及厚度为分组方式，将客车骨架分为若干组；

S4：将整车侧面碰撞时的驾驶员处加速度、中门附近座椅处加速度以及低阶模态频率设定为优化约束，将整车质量、极限扭转工况最大变形以及侧碰侵入量设为优化目标，将步骤S3中客车骨架分组的各部件厚度作为优化变量；

S5：根据步骤S3中客车骨架分组设计变量对驾驶员处侧面碰撞加速度、整车侧面碰撞侵入量、一阶模态频率、整车质量以及整车静力分析最大变形这五个优化响应的线性主效应图，筛选出对响应的灵敏度值超过一定数值的变量作为后续的优化变量；

S6：通过试验设计方法对筛选后的变量进行试验设计；

S7：对S6中的采样数据，通过近似模型拟合质量、扭转工况的应力、一阶模态频率、驾驶员处加速度以及中门座椅处加速度的近似模型，通过决定系数R²检验模型的精度；

S8：建立数学优化模型，采用多目标优化算法进行最终优化；