[发明专利]一种仪表板横梁轻量化的优化方法

说明书

本发明涉及汽车重量优化技术领域，提供了一种仪表板横梁轻量化的优化方法，所述方法具体如下：S1、基于目标函数和约束条件构建适应度函数，以仪表板横梁质量最小的为目标函数，以仪表板横梁模态分析和刚度分析为约束条件；S2、对仪表板横梁各零件的厚度进行基因编码，确定个体基因和仪表板横梁各零部件厚度的映射关系；S3、通过遗传算法获取适应度值最优的个体基因，即仪表板横梁各零部件厚度的最优值。利用遗传算法非常强的全局寻优能力，综合考虑仪表板横梁轻量化设计时所需满足的约束条件，在多种约束条件下寻求最优的尺寸设计方案，以达到仪表板横梁最大化的减重需求，实现更有效的仪表板横梁轻量化设计。

技术领域

本发明涉及到仪表横梁重量优化技术领域，提供了一种仪表板横梁轻量化的优化方法。

背景技术

新能源汽车由于其低碳、环保、节能的特点，已成为我国汽车发展的重要方向之一。为了提高新能源汽车的续航里程，新能源汽车通常具有较大的整车质量。汽车仪表板横梁是汽车结构中的一个十分重要的部分，担负着仪表板总成、空调系统、转向系和安全气囊等重要子系统，并为很多与控制相关的电子模块提供安装接口。仪表板横梁的设计质量会直接影响汽车的NVH性能，如方向盘的怠速抖动和汽车在匀速行驶时仪表板总成里面的振动异响等。此外，随着对汽车轻量化的要求越来越高，要开发出既能满足各方面性能要求，质量又较轻的结构，成为设计工程师正在面临的挑战。目前大部分乘用车仪表板横梁通常是由钢管和钣金件焊接组成的，其重量较重。随着车辆轻量化的需求以及镁合金压铸技术的日益成熟，镁合金的仪表板横梁得到了大量地应用，与选用钢材的仪表板横梁相比，镁合金可以整合大量焊接部件，重量下降30％～40％，具有更好的燃油经济性，防撞性能和减振性能大幅提升。因此通过对仪表板横梁进行轻量化结构优化设计尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种仪表板横梁轻量化的优化方法，旨在改善上述问题。

本发明是这样是实现的，一种仪表板横梁轻量化的优化方法，所述方法具体如下：

S1、基于目标函数和约束条件构建适应度函数，以仪表板横梁质量最小的为目标函数，以仪表板横梁模态分析和刚度分析为约束条件；

S2、对仪表板横梁各零件的厚度进行基因编码，确定个体基因和仪表板横梁各零部件厚度的映射关系；

S3、通过遗传算法获取适应度值最优的个体基因，即仪表板横梁各零部件厚度的最优值。

进一步的，目标函数表示为：

其中，M为仪表板横梁的总质量，a_i为零件i的材料密度，S_i为零件i的截面面积，t_i为零件i的厚度值。

进一步的，约束条件表示为：

s.t.ξ_m＜＜ξ

δ＜δ_m

d＜d_m

t_min＜t_i＜t_max

其中，ξ为一阶固有频率，ξ_m为车辆固有频率，d为负载条件下最大应变，d_m为材料许用应变，δ为负载条件下最大应力，δ_m为材料许用应力，t_min、t_max分别为厚度最大值及厚最小值。

进一步的，适应度函数为：