一种适用于多材料多厚度结构的优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于多材料多厚度结构的优化设计方法，包括以下步骤：1)根据待优化的多材料多厚度结构，确定设计变量及其水平值和响应的优化目标；2)设计正交实验进行仿真计算并得到相应的响应数据矩阵；3)计算响应的信噪比；4)将各指标序列按照归一化处理；5)获得比较序列并计算灰色关联系数矩阵；6)计算得到灰色关联度序列；7)对灰色关联度序列进行方差分析，获得显著影响变量及量化每个变量对响应的贡献率；8)根据所确定的因子水平效应表确定最优参数组合，从而实现多目标优化设计。本发明专利技术提出一种适用于多材料多厚度结构的优化设计方法，找出最优材料厚度匹配方案，使结构在优化前后的安全性和轻量化得到了显著提升。在优化前后的安全性和轻量化得到了显著提升。在优化前后的安全性和轻量化得到了显著提升。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多材料多厚度结构的优化设计方法


[0001]本专利技术涉及汽车车身轻量化及结构设计领域，尤其涉及一种适用于多材料多厚度结构的优化设计方法。

技术介绍

[0002]随着汽车行业的快速发展以及全球能源紧缺，人们对于汽车的燃油消耗和安全方面提出了更高的要求，而汽车轻量化是实现车辆燃油经济性，节能减排的重要措施之一。
[0003]对于车身同一部件的不同位置有着不同的性能要求，传统的设计是根据某一位置最大性能要求进行的保守结构设计，这种方法造成材料的浪费，给轻量化设计留下设计空间。随着对轻量化结构的探索，通过采用焊接、熔接、胶粘、螺接和铆接等方式，将不同材料或厚度的结构进行连接成同一部件，从而实现同一部件不同位置的变强度设计。因此，如何合理匹配结构的材料和厚度等变量，对于车身结构的轻量化具有重要意义。
[0004]连接结构的各变量的匹配是一个多变量多水平的离散优化设计问题。对于这类结构的设计，传统的做法是一种不断试错的方法，即对某一部件进行不断替换，这类做法造成巨大的实验成本，极大依赖于工程师的经验。同时，传统的离散优化算法是基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于多材料多厚度结构的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据待优化的多材料多厚度结构，确定设计变量及其水平值和响应的优化目标；所述设计变量为部件的材料等级和厚度，设计变量的水平值为部件的材料等级和厚度的取值集合；所述响应目标包括峰值加速度最小、总吸能最大和质量最小；2)根据设计变量及其水平数，设计正交实验进行仿真计算并得到相应的响应数据矩阵；3)对响应目标峰值加速度、总吸能和总质量进行Taguchi分析，计算响应的信噪比；4)将各指标序列按照归一化处理；5)根据所获得归一化后的信噪比矩阵及其本身的望大质量特性，获得比较序列并计算灰色关联系数矩阵；6)对响应的灰色关联系数矩阵进行主成分分析，获得各响应的权重比，计算得到灰色关联度序列；7)对灰色关联度序列进行方差分析，获得显著影响变量及量化每个变量对响应的贡献率，并更新因子水平效应表；8)根据所确定的因子水平效应表确定最优参数组合，对设计参数组合进行试验或者仿真计算，根据优化结果的改善程度或者迭代次数要求，判断是否需要进一步迭代更新正交表，若不需要则输出最优参数组合，从而实现多目标优化设计。2.根据权利要求1所述的适用于多材料多厚度结构的优化设计方法，其特征在于，所述步骤3)中计算响应的信噪比具体如下：根据不同的目标响应各自的质量特性，响应的信噪比矩阵计算如下：望大特性信噪比计算公式：望小特性信噪比计算公式：3.根据权利要求1所述的适用于多材料多厚度结构的优化设计方法，其特征在于，所述步骤5)中对于灰色关联系数矩阵的计算应首先确定参考序列，由于这里的灰色计算序列规范到0到1之间的信噪比，属于望大特性，因此相应的理想参考序列设置为1，从而得出各响应指标序列与理想序列1的灰色关联系数：其中，x
i
(0)为理想参考序列，ρ为分辨系数。4.根据权利要求1所述的适用于多材料多厚度结构的优化设计方法，其特征在于，所述步骤6)对响应的灰色关联系数矩阵进行主成分分析，具体如下：将主成分分析运...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰祥，张锁，邵天如，龚铭远，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：