[发明专利]一种满足可轧制性的电动汽车连续变截面前纵梁的厚度分布设计方法

摘要

本发明公开一种满足可轧制性的电动汽车连续变截面前纵梁的厚度分布设计方法，将连续变截面前纵梁按照电机控制器布置参数和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域；建立连续变截面前纵梁的厚度分布显式参数化模型；建立连续变截面前纵梁的板料可轧制性约束数学模型；通过变化结构几何参数，连续变截面前纵梁可以演化为具有不同厚度分布形式的变截面结构；利用遗传算法优化该结构的几何参数，即可获得特定电动汽车车型的连续变截面前纵梁的最优厚度分布形式。本发明建立的显式参数化模型灵活多变，为连续变截面前纵梁的结构设计提供了有效的模型支撑，对电动汽车连续变截面前纵梁的厚度分布快速优化设计具有重要的指导意义。

主权项

1.一种满足可轧制性的电动汽车连续变截面前纵梁的厚度分布设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将连续变截面前纵梁按照电机控制器布置参数和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域A、B、C；(2)建立连续变截面前纵梁的厚度分布显式参数化模型；电动汽车连续变截面前纵梁的厚度分布参数化模型由等厚度区的厚度t₁、t₂、t₃，厚度过渡区的长度l₁、l₂，位置p₁、p₂，第一过渡区和第二过渡区厚度分布曲线形状的调节参数n、m九个几何参数构成，具体的厚度分布函数为：其中，t₁表示功能区域A的等厚度区的厚度；t₂表示功能区域B的等厚度区的厚度；t₃表示功能区域C的等厚度区的厚度；l_l表示功能区域A与功能区域B之间的厚度过渡区的长度；l₂表示功能区域B与功能区域C之间的厚度过渡区的长度；p_l表示l_l的中点到前纵梁最前端的距离；p₂表示l₂的中点到前纵梁最前端的距离；x是位置变量，表示某一点到前纵梁最前端的距离；L是前纵梁的总长度；n与m分别为功能区域A与B之间的厚度过渡区和功能区域B与C之间的厚度过渡区的厚度分布调节参数；(3)建立连续变截面前纵梁的板料可轧制性约束数学模型；连续变截面前纵梁的厚度分布参数化模型应满足以下可轧制性约束条件：(a)过渡区的斜率必须在1:100之内，相邻两个等厚区的厚度每相差1mm至少需要100mm长的过渡区；(b)连续变截面前纵梁的最大厚度下压量应小于等于50％，即连续变截面前纵梁的最大厚度与最小厚度的比值应小于等于2:1；(c)连续变截面前纵梁的两个过渡区的长度之和应小于等于其总长度L；(d)相邻两个过渡区不能相交，并且过渡区必须分布在连续变截面前纵梁的内部；(e)连续变截面前纵梁的厚度分布曲线应满足连续性、光滑性、过渡区厚度分布曲线形状的可调性和可轧制性，即功能区域A与B之间的厚度过渡区和功能区域B与C之间的厚度过渡区的厚度分布曲线形状调节参数n、m应当大于1、且小于等于其极限值n_limt、m_limt；对应的数学表达式为：式中，t_min和t_max分别表示前纵梁的厚度下限和厚度上限；n和m分别表示第一过渡区和第二过渡区厚度分布曲线形状的调节参数；n_limt和m_limt分别表示第一过渡区和第二过渡区厚度分布曲线形状的极限调节参数值，其中，n_limt和m_limt分别是η₁与η₂的函数，且η₁(或η₂)越小，n_limt(或m_limt)的值越大；(4)通过改变结构几何参数，连续变截面前纵梁可以演化为具有不同厚度分布形式的变截面结构；具有不同厚度分布形式的变截面结构如下：1)当连续变截面前纵梁的几何参数满足t₁＝t₂＝t₃时，连续变截面前纵梁转换为传统的等厚度结构，对应的厚度分布函数为：t(x)＝t₁,0≤x≤L；2)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有0个等厚区和2个过渡区，依次为过渡区→过渡区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n和m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：3)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有1个等厚区和1个过渡区，依次为等厚区→过渡区；通过改变过渡区厚度分布调节参数m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：4)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有1个等厚区和2个过渡区，依次为等厚区→过渡区→过渡区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n、m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：5)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有1个等厚区和1个过渡区，依次为过渡区→等厚区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：6)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有1个等厚区和2个过渡区，依次为过渡区→过渡区→等厚区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n、m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：7)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有1个等厚区和2个过渡区，依次为过渡区→等厚区→过渡区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n、m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：8)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有2个等厚区和2个过渡区，依次为等厚区→过渡区→过渡区→等厚区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n、m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：9)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有2个等厚区和1个过渡区，依次为等厚区→过渡区→等厚区；通过改变过渡区厚度分布调节参数m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：10)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有2个等厚区和1个过渡区，依次为等厚区→过渡区→等厚区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：11)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有2个等厚区和2个过渡区，依次为过渡区→等厚区→过渡区→等厚区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n、m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：12)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有2个等厚区和2个过渡区，依次为等厚区→过渡区→等厚区→过渡区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n、m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：13)当连续变截面前纵梁的几何参数满足时，连续变截面前纵梁具有3个等厚区和2个过渡区，依次为等厚区→过渡区→等厚区→过渡区→等厚区；通过改变过渡区厚度分布调节参数n、m的值，可实现过渡区厚度分布曲线形状的灵活改变；对应的厚度分布函数为：(5)利用遗传算法优化该结构的几何参数，即可获得特定电动汽车车型的连续变截面前纵梁的最优厚度分布形式。