关键词：模型简化;;模型确认;;优化效率;;轻量化
摘 要：在现代汽车工业发展过程中,节能与安全已成为汽车设计的最基本要求。在保证汽车碰撞安全性的前提下,如何最大限度减轻整车质量也已成为汽车领域的一个研究热点。在车辆结构优化设计过程中常采用计算机仿真技术来提升设计效率,降低开发成本。计算机技术的飞速发展使得整车仿真分析模型精度得到了极大提升,但是仿真效率降低了不少。因此,在汽车结构轻量化设计过程中,如何保证一定设计精度的同时最大限度提升优化效率成为亟待解决的问题。在几何模型向有限元模型转换过程中,很多细节特征对最终的有限元分析结果影响极小,因此采用模型简化技术对几何模型上的细节特征进行处理可以有效减少有限元分析数据规模,提升计算效率。为了保证仿真模型使用过程中的可靠性,仿真结果的准确性,有必要对其精度进行定量分析,模型验证和确认技术应运而生。在汽车结构优化过程中,大量有限元仿真迭代仍然十分耗时,通过对试验样本点及其响应进行数据拟合构建近似模型,可以降低通过有限元模型获取结构性能响应的时间,进一步提高汽车结构优化效率,因此近似模型替代有限元仿真进行结构优化设计在汽车领域得到广泛应用。本文围绕上述内容,进行了以下三方面研究:1.在传统有限元模型简化方法的基础上,提出了面向分析的简化模型误差预测方法。对简化模型进行特征分析,并结合简化模型分析结果,利用机器学习算法训练误差评估系统,使工程人员在进行有限元分析前利用该系统快速、准确地获取抑制特征对分析结果的影响,为获取精度更高的简化模型打好基础。2.在汽车侧面碰撞研究中,侧面耐撞性最直观的体现就是车门表面的变形。本文针对侧碰仿真时汽车侧围结构变形情况研究了面向变形曲面的模型确认方法,并结合动态系统模型确认方法,提出了面向汽车侧碰仿真的模型确认框架,使研究人员能够更加全面地分析有限元模型仿真精度。3.基于仿真的结构优化设计需要通过近似建模技术来对高复杂度计算过程近似以减少计算时间,为优化迭代过程提供支持。本文基于简化侧碰仿真模型构建了B柱结构优化近似模型,考虑到简化模型仿真度与原始模型之间存在差异,通过原始高仿真度模型和简化低仿真度模型响应差值对优化约束进行修正,提升了基于简化模型的B柱结构优化设计精度。将上述内容应用到某款车B柱轻量化设计中,在保证优化结构具有良好耐撞性的同时实现了B柱轻量化。结果表明,应用本文提出的方法能够在保证模型精度的同时大大提高优化效率。
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