申请/专利权人：桂林电子科技大学;东风柳州汽车有限公司

申请日：2021-10-18

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN113946911B

主分类号：G06F30/15

分类号：G06F30/15

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.02.08#实质审查的生效;2022.01.18#公开

摘要：本发明公开了一种基于灰色关联分析法的驾驶室结构优化方法，该方法首先在SFE‑Concept中建立驾驶室隐式参数化模型，利用OptiStruct求解器对驾驶室模型质量、扭转刚度、弯曲刚度、一阶扭转模态频率、一阶弯曲模态频率进行分析；其次结合HyperMesh重新划分驾驶室结构，以弹性模量为设计变量进行驾驶室结构灵敏度分析；然后采用灰色关联分析法在试验设计之前筛选出厚度、截面变量；最后构建径向基‑响应面混合近似模型，利用序列二次规划算法进行驾驶室结构优化。该方法能解决驾驶室结构优化时间长、变量筛选客观性差的问题。经过仿真，在弯扭刚度、一阶扭转模态频率基本不变的条件下，驾驶室质量下降24.5kg，减轻了8.0%，一阶弯曲模态频率提升了13.9%，驾驶室结构优化效果较佳。

主权项：1.一种基于灰色关联分析法的驾驶室结构优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1利用SFE-Concept软件建立商用车驾驶室隐式参数化模型：将整个驾驶室分为顶盖总成、地板总成、侧围总成、后围总成、前围总成共五个总成，建成各分总成后通过映射连接一起；商用车驾驶室一般为左右对称结构，先建立左侧驾驶室，建成之后镜像生成右侧驾驶室，从而完成整个驾驶室建立；2基础性能分析：驾驶室基础性能分析内容为质量、扭转刚度、弯曲刚度、一阶扭转模态频率、一阶弯曲模态频率，利用OptiStruct求解器计算出驾驶室基础性能值；3模型重构：利用HyperMesh中Organize功能以结构为特征，将各钣金件移至同一组件中，分别以结构名称重新命名该组件，为步骤4做准备，模型重构时重点关注接头、截面结构，经过上述步骤，得到符合用户需求的驾驶室重构模型；4结构灵敏度分析：利用步骤3构建的驾驶室重构模型，在HyperMesh中定义弹性模量为设计变量，设置质量、扭转刚度、弯曲刚度、一阶扭转模态频率、一阶弯曲模态频率响应，进行驾驶室结构灵敏度分析；根据结构灵敏度分析结果找出对驾驶室性能影响较大的结构，按照用户需求选取一定数量的结构，结合工艺、装配需求利用SFE-Concept软件录制厚度、截面变量；5灰色关联分析法：通过比较参考序列与比较序列的曲线几何形状确定数据之间的关联程度，曲线几何形状越接近，数据之间的关联度就越大，反之越小；首先，确定比较序列、参考序列；其次，对输入参数进行规范化处理；再次，计算关联系数；最后，计算灰色关联度并排序；经过上述步骤得到变量与目标之间的灰色关联度数值，按照灰色关联度数值大小降序排列，结合用户需求选取一定数量的变量；6混合近似模型：利用响应面法以驾驶室质量、扭转刚度、弯曲刚度、一阶扭转模态频率为指标构建响应面近似模型，利用径向基法以驾驶室一阶弯曲模态频率为指标构建径向基模型，之后利用Isight集成优化平台将两种模型拟合为响应面-径向基混合近似模型；所述的响应面法：是利用多项式函数拟合设计空间，拟合公式为： 公式1中：为目标函数；βij为多项式系数；xixj为优化变量；所述的径向基法：是以待测点与样本点之间的欧几里德距离为自变量，即假设代表一组输入向量，是基函数，其中||x-xj，||是欧几里德距离，且0.2≤c≤3；7结构优化：利用步骤6构建的响应面-径向基混合近似模型，以扭转刚度、弯曲刚度、一阶扭转模态频率值、一阶弯曲模态频率值大于等于步骤2得到的驾驶室基础性能值为约束条件，采用序列二次规划算法以质量最小为优化目标进行驾驶室结构优化；所述的序列二次规划算法，包括如下步骤：7-1给定初始迭代点、收敛精度；7-2将原问题在迭代点处简化成二次规划问题；7-3求解上述二次规划问题；7-4在搜索方向上对原问题目标函数进行约束一维搜索，得到下一个迭代点；7-5终止判断：若满足给定精度要求则终止，选出最优解；否则转到步骤7-6；7-6修正导数矩阵，转到步骤7-2；8对标：结构优化后需重新分析驾驶室基础性能，将分析结果与用户给定标准进行对比；若优化后驾驶室基础性能达到预期要求即可将优化后的驾驶室模型提交至总布置，若无法达到预期要求需返回步骤4继续进行相关操作，直到满足要求为止；9提交至总布置。

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