概念设计阶段车身梁类关键截面反演仿生算法及在电动汽车轻量化上的应用

基本信息
批准号:51605155
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:宋凯
学科分类:
依托单位:湖南大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:胡朝辉,段利斌,姚威,李奇奇,吴永强,王振
关键词:
概念设计反演算法车身截面电动汽车轻量化
结项摘要

The key corss-sections of the body have a decisive impact on lightweight, cost and the performance of the automobile. Because of less information in conceptual design stage, the design of cross-section is mostly based on experience. But it is often discovered that it does not meet the performance and lightweight requirements, therefore this " blind cross-section design-verification-repeatedly modified" positive trial-and-error design does not meet the needs of modern body design and lightweight. In response to these problems, under the background of the concept design phase, for a particular body section complex constraint conditions and design objectives, we establishe the body section inversion theory, study on the mechanism of the inversion of the mechanical properties of the cross section to the geometry information, simulate ant colony foraging behavior and set up the corresponding inversion algorithm, and fulfill "the optimization of cross-section-the inversion generated of geometry-verification- slightly modified" design. It is suitable to the car concept design stage. This method based on the size constraints of the body styling, interior space and general arrangement, and taking into account the molding and other aspects of the shape constraints. Its purpose is to take advantage of the finite point thought to fulfill the discretization of the feasible domain of cross-sectional design. The optimization problem in continuous space is transformed into combinatorial optimization problem. And use the control node to produce a lightweight cross-sectional shape which meet the performance requirements. The application of this method in lightweight of electric vehicles will lightweight the body and greatly offset the increase in battery weight, and reduces the dependence of the vehicle battery. It also reduces the cost of the vehicle, and will actively promote the popularity of the development of electric vehicles.

车身关键截面对汽车性能、轻量化和成本具有决定性的影响。概念阶段设计信息较少, 截面大多根据经验设计,盲目性很大,这种“截面盲目设计-验证-反复修改”的正向试错设计方法已经不能满足现代车身设计和轻量化要求。针对上述问题,在概念设计阶段,提出一种截面设计反问题,针对特定的车身截面复杂约束条件和轻量化目标,构建车身截面力学特性向几何信息的反演理论,开展反演机理的研究,仿生蚁群觅食的自然行为,建立相应的仿生算法,实现截面“力学性能优化-几何反演生成-验证-少量修改”的逆向定量设计。该方法引入车身造型、内部空间及总布置等尺寸约束,同时考虑截面零件制造等形状约束要求,利用有限点思想将截面设计的可行域离散化,将连续空间的寻优问题转化为组合优化问题,通过节点控制生成截面形状。通过本方法在电动汽车轻量化上的应用,弥补电池所带来的重量增加,减少整车对电池的依赖程度,降低整车成本,推动电动汽车发展普及。

项目摘要

汽车概念设计阶段是车身设计的关键环节,尤其是车身中的梁类截面设计直接影响着车身的性能、轻量化和成本。针对车身截面“盲目设计-验证-反复修改”的正向试错设计方法,本项目提出一种截面设计反问题,实现截面“力学性能优化-几何反演生成-验证-少量修改”的逆向定量设计。针对概念设计阶段车身设计输入参数较少的问题,本项目开展了车身线性和非线性力学简化模型的研究,构建了其简化模型并验证了其精度满足工程需要;开展了截面反演机理研究,基于生成对抗网络构建了反演仿生算法构架;针对特定的车身截面复杂约束条件和轻量化目标,开展车身截面力学特性向几何信息的反演方法研究,开发了一种仿生智能反演算法—大树算法(THE ARTIFICIAL TREE ALGORITHM);基于碰撞性能,开展了新能源汽车前纵梁关键截面研究,实现了力学性能提升和截面轻量化。通过本项目在电动汽车轻量化上的应用,有助于减少电动汽车电耗并降低电池使用量,进而降低整车成本,加快电动汽车普及发展。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

硬件木马:关键问题研究进展及新动向

DOI:
发表时间:2018
2

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

DOI:
发表时间:2017
3

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022
4

物联网中区块链技术的应用与挑战

物联网中区块链技术的应用与挑战

DOI:10.3969/j.issn.0255-8297.2020.01.002
发表时间:2020
5

一种改进的多目标正余弦优化算法

一种改进的多目标正余弦优化算法

DOI:
发表时间:2019

宋凯的其他基金

批准号:51865033
批准年份:2018
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81502340
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51265041
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61201306
批准年份:2012
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31302198
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271351
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31870486
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51677032
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:11701546
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000592
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11204021
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702151
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61862023
批准年份:2018
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目

相似国自然基金

1

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

批准号:51205159
批准年份:2012
负责人:左文杰
学科分类:E0506
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于拓扑优化的纯电动汽车正面车-车碰撞相容性车身概念设计

批准号:51175050
批准年份:2011
负责人:雷正保
学科分类:E0506
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

大型起重机结构轻量化仿生箱梁的力学耦合机理研究

批准号:51175442
批准年份:2011
负责人:程文明
学科分类:E0507
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

轻量化车身的结构噪声快速预测模型及计算方法研究

批准号:51505389
批准年份:2015
负责人:高书娜
学科分类:E0503
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目