[发明专利]一种基于两阶段进化优化的汽车多胞结构吸能盒设计方法及系统

权利要求书

1.一种基于两阶段进化优化的汽车多胞结构吸能盒轻量化设计方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、对多胞结构吸能盒轻量化设计问题构建数学模型；数学模型如下：

min：-EA(X)，M(X)

S.t.PCF(X)≤PCF₀

X＝(x₁，x₂，...，x_D)^T∈Ω^D

L_i≤x_i≤U_i，(i＝1，...，D)

其中，min表示最小化，X为D维设计空间Ω^D中的设计向量，由D个待优化的薄壁结构厚度设计变量组成，并且第i个设计变量x_i的下限和上限分别是L_i和U_i；EA(X)和PCF(X)分别表示在给定碰撞场景中吸能盒的总吸能值及所受最大峰值力；M(X)为吸能盒总重量；PCF₀为用户限定的吸能盒在给定碰撞场景下所能承受最大峰值力；T表示矩阵转置运算；

S2、建立初始种群和真实档案集，判断当前的阶段，其中初始时为第一阶段；

S3、根据真实档案集，为数学模型中的每个目标函数和约束函数分别建立代理模型；

S4、根据当前的阶段选择对应的支配准则，基于初始种群对由代理模型组成的近似优化问题执行进化求解；

S5、根据当前的阶段选择对应的支配准则进行非支配排序，从进化求解的最终种群中选择个体进行真实评估，并放入真实档案集中；

S6、根据当前的阶段选择对应的支配准则进行非支配排序，根据真实档案集更新初始种群；

S7、重复S3～S6步骤直到停止条件满足，根据真实档案集确定最优设计方案；

其中当前的阶段包括第一阶段和第二阶段：若处于第一阶段，当以下两个条件同时满足，则切换至第二阶段，否则仍处于第一阶段：

条件一、真实档案集中存在可行解；

条件二、S5中所选择进行真实评估的个体同时满足以下条件：

a.所选择个体中的可行非支配解都与真实档案集中的可行非支配解互不支配；

b.所选择个体中的不可行非支配解都不被真实档案集中的可行非支配解支配；

第一阶段对应的支配准则为Pareto支配准则或基于概率分布的Pareto支配准则；第二阶段对应的支配准则为：约束Pareto支配准则或基于概率分布的约束Pareto支配准则。

2.根据权利要求1所述一种基于两阶段进化优化的汽车多胞结构吸能盒轻量化设计方法，其特征在于，步骤S2具体实现过程如下：

S2.1、首先对D维设计空间Ω^D进行拉丁超立方采样，获得大小为N的初始种群P＝{X_i|i＝1，...，N}；然后对其中每个个体调用有限元分析软件进行真实评估，并获得相应的适应度集Q＝{Y_i|i＝1，...，N}，其中Y_i为X_i对应的目标向量，由EA(X_i)、PCF(X_i)和M(X_i)组成；

S2.2、基于初始种群，初始化真实档案集A＝{{X_i，Y_i}|i＝1，..，N}。