[发明专利]一种汽车防撞梁铺层优化设计方法

摘要

本发明公开了汽车防撞梁的铺层优化设计方法，所述方法包括碳纤维复合材料防撞梁的结构分析。在CFRP结构设计中，因其铺层角度顺序多变，无法得到最佳的设计方案，本发明以铺层角度为设计变量；以标准铺层0°，±45°，90°为约束条件；根据蔡‑吴张量理论强度比方程建立目标函数；以防撞梁强度最大为优化目标，确定防撞梁层合板中铺层角度顺序。本发明利用MATLAB编写主程序，期间调用ANSYS软件，分析计算节点应力，返回MATLAB，并计算出强度比。所求强度比最大时，即达到优化目标。

主权项

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：(Fxxσ2x+2Fxyσxσy+Fyyσ2y+Fssτ2xy)R2+(Fxσx+Fyσy)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。