1.一种汽车空气悬架系统的多学科优化平台,其特征在于:所述多学科优化平台是基于Isight平台集成了CATIA、ADAMS、ABAQUS和Carsim软件构建而成,对汽车空气悬架系统进行静力学、运动学、动力学之间的协同优化;其中CATIA软件用于建立空气悬架三维模型;
ADAMS软件用于空气悬架车辆运动学分析;ABAQUS软件用于空气弹簧、横向稳定杆的有限元分析;Carsim软件用于模拟空气弹簧车辆在不同工况和道路条件下的性能。
2.一种汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)建立空气悬架车辆多学科优化模型;
(2)选择系统级优化变量和约束条件,构造系统;
(3)给定系统变量的初始值,将该值传递给各个子系统,进行子系统优化;
(4)完成各个子系统优化后将优化结果反馈给系统级优化,进行优化求解;
(5)系统级对子系统之间协调,判断是否满足一致性约束条件,是否收敛,收敛则求解结束,否则返回第四步再继续计算。
3.根据权利要求2所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:所述步骤(1)中基于动力学、运动学、静力学三学科建立空气悬架车辆多学科优化模型。
4.根据权利要求2所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:系统级优化问题的数学模型可描述如下:其中F(Z)表示系统级优化的目标函数;Ri(Z)是系统级优化和子系统优化的一致性等式约束条件,也是各子系统优化的目标函数;Gi(Z)为系统级设计变量的约束条件;Z表示系统级设计变量向量;
子系统级优化问题的数学模型可描述如下:
其中Ri(Xi)为第i子系统优化目标函数;gi(Xi)为第i子系统不等式约束条件;hi(Xi)为第i子系统等式约束条件;Xi为第i子系统的设计变量结合;Zi为第i子系统接收到的系统优化指标向量;xij为第i子系统的第j个多学科设计变量;yik为第i个子系统的第K个多学科耦合变量。
5.根据权利要求2所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:在优化过程中采用灵敏度分析设计变量对各个子系统的影响,灵敏度定义即为函数的偏导数,在自变量Xk处,函数 对自变量xi的灵敏度如下式所示:式中:m,n分别表示设计函数和设计变量的个数;Sji表示函数 对变量xi的敏感程度。
6.根据权利要求2所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:在优化过程中建立隶属度函数表示各学科对整体性能的影响程度,表达式为:式中: 其中max(|Sji|)和min(|Sji|)分别
表示某一学科中灵敏度的上下极限值。
7.根据权利要求2所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:所述步骤(2)中选择空气悬架车辆系统综合性能最优作为系统级优化目标;系统级优化变量选择悬架刚度及阻尼;约束条件通过对空气悬架车辆系统进行静力学、运动学及动力学分析确定。
8.根据权利要求2所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:所述步骤(4)采用多岛遗传算法优化求解。
9.根据权利要求2所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:所述多学科优化设计方法基于Isight平台集合CATIA、ADAMS、ABAQUS和Carsim软件实现协调优化;所述ADAMS建立空气悬架动力学模型,分析悬架K&C特性影响规律,为空气悬架优化建立动力学约束条件;所述CATIA建立空气悬架三维模型,并对其运动部件进行运动学分析,为空气悬架优化建立运动学约束条件;所述ABAQUS分析空气悬架有限元模型,为空气悬架优化建立强度约束条件;所述Carsim检验所优化空气悬架车辆性能。
10.根据权利要求9所述的汽车空气悬架系统的多学科优化方法,其特征在于:K&C特性包括橡胶衬套刚度、转向轮主销内倾角、主销后倾角、车轮外倾角和前束。