[发明专利]一种汽车防撞梁铺层优化设计方法

权利要求书

1.一种汽车防撞梁铺层优化设计方法，其特征在于，其优化要素为：

一、设计变量：在层合板的优化过程中，其变量为层合板每一层的铺层角度，通过改变每一层铺层角度取值，从而改变层合板整体的结构性能；

二、约束条件：在染色体编码的过程中，所用铺层为标准铺层角度0°、±45°、90°铺层，在MATLAB编码中采用整数编码形式来表示铺层角度，分别用[0/1/2/3]表示铺层角度[-45°/0°/45°/90°]；

三、适应度函数：按照蔡-吴张量理论强度比方程：

(F_xxσ²_x+2F_xyσ_xσ_y+F_yyσ²_y+F_ssτ²_xy)R²+(F_xσ_x+F_yσ_y)R-1＝0 (1)

强度比小的单层最先破坏，即为最先失效层；由此，适应度值为层合板最小强度比值，适应度函数为：

G(i)＝min(R(i))，i＝1，2，...，n (2)

四、目标函数：在防撞梁分析中，优化目标是强度最大，由此可以得到目标函数为：

F(i)＝max(G(i))，i＝1，2，...，n (3)；

汽车防撞梁铺层优化设计步骤为：

步骤S1、运用MATLAB编程，产生关于铺层角度的种群；

步骤S2、MATLAB软件中调用ANSYS程序，将铺层角度的取值放入层合板的铺层中，分析计算，得到相应的应力值；

步骤S3、所求应力值带入MATLAB中，按照公式(1)计算，得到相应的强度比，以此可以得到目标函数f(i)，即适应度值的大小；

步骤S4、在MTALAB中运用遗传算法，对防撞梁层合板进行优化。

2.根据权利要求1所述的一种汽车防撞梁铺层优化设计方法，其特征在于，步骤S4具体包括：

4.1基于适应度选择、交叉、变异操作，对旧的种群变化；

4.2根据变化后的种群，产生变化后种群对应的铺层角度，再次带入ANSYS软件中，分析计算所要求的应力值，重新按照公式(1)求得相应的适应度值，基于适应度值重组，生成重组后的种群；

4.3根据重组后的种群，再次按照公式(1)就算适应度值；

4.4重复步骤4.1，4.2，4.3至最大遗传代数gen＝MAXGEN；

4.5输出每一代的铺层角度、目标函数值，并画出相应的迭代次数与目标函数值的图像。