概念车身框架结构有限元精细建模与截面几何形状优化设计

项目名称： 概念车身框架结构有限元精细建模与截面几何形状优化设计

项目编号： No.51205159

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 左文杰

作者单位： 吉林大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 为了缩短车身设计周期、降低制造风险，本项目旨在解决概念设计阶段车身薄壁框架结构有限元精细建模与截面形状优化设计难题，实现"轻量化、高刚度、高强度"的车身设计目标。首先基于Vlasov广义坐标原理，构造了可描述截面翘曲与畸变变形的位移模式；接着采用H-R混合变分原理推导出新型的8自由度薄壁梁有限元单元。其次为了方便模拟接头柔度，对两端连接有弹簧的梁单元进行自由度缩减，得到半刚性梁单元。以上两步实现车身框架有限元精细建模。然后以车身质量为目标函数，位移、应力与频率为约束条件，建立关于板料厚度与截面节点坐标的结构形状优化模型。采用遗传算法与序列线性规划相结合的混合优化算法求解关于离散-连续变量的非线性优化问题，实现全局与局部快速寻优。最后利用面向对象编程技术、UML建模机制、DirectX图形引擎、软件设计模式等自主开发车身框架结构建模与截面优化专用CAE软件，以提高我国轿车车身正向设计能力。

中文关键词： 车身框架；薄壁梁单元；截面形状优化；轻量化设计；CAE软件开

英文摘要： In order to reduce the design periods and manufacturing risk of car body at the conceptual design stage, refined finite element model and cross-sectional shape optimization for thin-walled skeleton structure are investigated in this project. Firstly, Vla

英文关键词： Skeletal Structure of Automobile Body；Thin-walled Beam Element；Cross-sectional Shape Optimization；Lightweight Design；CAE Software Development