多学科优化提升拼焊板车门轻量化：实例与方法

本文主要探讨了多学科优化设计在拼焊板车门轻量化过程中的具体应用。作者胡朝辉、成艾国和王国春等人利用了均匀拉丁方实验设计方法进行样本数据的科学布局，这种方法有助于高效地探索设计变量的空间。他们构建了一个刚度、强度和侧碰安全性的多学科系统模型，该模型采用了移动最小二乘响应面方法，这相较于传统的最小二乘法，能更好地处理设计空间的非线性问题，避免响应函数振荡导致的逼近精度降低。 在车门系统的优化中，关键的评价指标包括车门的下垂刚度。通过模拟车门在锁心位置施加900N负载和卸载时的变形情况，评价刚度性能。良好的下垂刚度不仅关乎车门与车身的间隙控制，还影响用户使用体验和车身部件的耐久性。此外，车门强度的评估则简化为在固定铰链位置施加50Nm的旋转力矩，通过测量最大应力来衡量。 侧碰安全性则是通过对车门系统进行侧碰模拟工况分析，通过加载块的不同位置处的加载力来评估。在这个过程中，由于涉及到大变形的非线性问题，计算变得复杂。 文章的核心优化策略是连续二次规划，通过调整拼焊板内板焊缝线位置和各板件的厚度作为设计变量，目标是在提升车门性能（如刚度、强度和侧碰性能）的同时，尽可能减小车门系统的总质量。通过这种方法，研究人员能够找到一个平衡点，既满足车辆性能需求，又能实现轻量化目标。 本文展示了多学科优化设计在拼焊板车门轻量化技术中的有效应用，强调了数学建模、实验设计和优化算法在提高车门性能和降低成本方面的关键作用。这一研究为汽车工业中轻量化设计提供了实用的理论支持和技术指导。