《載荷驅動的多材料組合車身多學科拓撲最佳化方法研究》是依託武漢理工大學，由胡三寶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：載荷驅動的多材料組合車身多學科拓撲最佳化方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡三寶
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對車身輕量化設計當中的載荷多領域特性、材料多本構特性、模型多學科特性等特點，提出載荷驅動的多材料組合車身多學科拓撲最佳化方法。通過該方法將車身設計過程中涉及的載荷特性的獲取手段及數學描述方法、多種材料的最佳化分配與組合理論、車身多學科拓撲最佳化的建模與並行求解方法等有機的結合起來，形成一個系統完整、實用成熟的設計體系。用來尋求在一定載荷和約束條件下汽車車身的最佳材料布局及結構連線方式，是一種真正的載荷驅動的多學科車身結構設計方法。將為車身創新設計提供新的理論、方法和關鍵技術。對完善汽車設計理論、推動車身結構創新方法的發展具有重要的學術意義和顯著的科學價值。
結題摘要
本課題以輕量化設計為目標，研究了多材料組合的複雜汽車車身的結構最佳化設計理論及方法。主要工作包括以下幾個部分：（1）由於載荷是確定車身結構設計的最根本因素。懸架作為連線車身和車輪的重要總成，是車身動態載荷的主要來源。本課題建立了一種基於實驗和分析模型相綜合的懸架載荷分析模型。該模型不含橡膠輪胎且考慮了襯套六向非線性剛度的懸架系統模型和懸架系統力--位移平衡方程，給出了懸架系統球鉸和襯套力的計算公式，使計算得到的懸架鉸接點的力更加真實準確，且較傳統的半理論分析方法計算效率得到了提升。（2）提出了3D設計空間多材料組合結構的多學科拓撲最佳化方法，解決了多種材料在三維空間的布置和分配問題。該方法在求解效率上優於目前流行的“交替激活雙相材料算法（Alternating Active-Phase Algorithm）”,且由於其本身採用多學科最佳化方法，較適合用於求解車身結構最佳化的多工況問題。（3）基於Matlab開發了多材料車身結構拓撲最佳化原型系統。（4）將該方法套用於三江純電動井下指揮車車身設計、礦用車車架最佳化設計，取得了一定的經濟效益。通過本課題的研究初步形成了一套載荷驅動的汽車車身最佳材料布局及結構連線方式的多學科結構設計方法。
