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专利号: 2021111876230
申请人: 合肥工业大学智能制造技术研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于NSGA‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:在三维软件中建立防撞梁的几何模型;

步骤2:在有限元软件中建立正面碰撞有限元模型,通过LS‑DYNA软件进行求解;

步骤3:通过最优拉丁超立方设计方法采取样本点构建峰值碰撞力、最大纵向位移、比吸能及质量高精度响应面近似模型;

步骤4:以最大纵向位移、峰值碰撞力为约束条件,以防撞梁的厚度为设计变量,采用NSGA‑Ⅱ算法对比吸能和质量进行确定性优化;

步骤5:根据步骤4求解的确定性优化解,考虑不确定性因素影响,对其约束条件进行基于可靠性的6σ质量分析;

步骤6:对步骤5质量分析结果中不满足可靠性要求的约束条件进行6σ质量优化。

2.基于权利要求1所述的基于NSGA‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法,其特征在于,所述步骤3中的响应面模型如下:最大纵向位移Lmax的响应面模型为:

2 2

Lmax=77.167 4‑2.578 0T1‑2.947 7T2‑3.796 1T3‑0.753 2T4+0.285 1T1+0.340 1T2+

2 2

0.433 5T3+0.071 1T4‑0.023 4T1T2‑0.343 8T1T3‑0.122 1T1T4‑0.158 0T2T3+0.055 3T2T4+

0.076 8T3T4

峰值碰撞力Fpeak的响应面模型为:2

Fpeak=50.771 4‑1.211 7T1‑6.649 1T2‑0.470 8T3+1.393 5T4‑0.629 0T1 +0.068 

2 2 2

8T2‑0.627 2T3‑0.208 5T4+0.847 1T1T2+0.793 0T1T3+0.137 6T1T4+0.763 6T2T3‑0.189 

1T2T4+0.123 0T3T4比吸能SEA的响应面模型为:

2

SEA=272.836 7‑14.064 5T1‑15.315 9T2‑11.928 8T3‑0.763 9T4‑1.345 0T1 +0.016 

2 2 2

9T2‑0.507 6T3‑0.383 1T4+1.389 0T1T2+1.095 2T1T3+0.122 0T1T4+0.929 6T2T3+0.226 

6T2T4+0.296 9T3T4质量M的响应面模型为:

2 2

M=0.095 4+0.646 0T1+0.199 6T2+0.269 6T3+0.047 0T4‑3.843 7T1‑1.355 9T2 +

2 2

6.613 0T3‑3.745 8T4+5.714 1T1T2+1.606 6T1T3+0.000 1T1T4+9.151 9T2T3‑0.000 1T2T4‑

1.249 7T3T4

其中:T1~T4分别指防撞梁的厚度,纵向加强筋的厚度,吸能盒的厚度和横向加强筋的厚度。

3.基于权利要求1所述的基于NSGA‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法,其特征在于,所述步骤4中的多目标优化数学模型为:其中:SEA为比吸能,M为防撞梁质量,Fpeak为峰值碰撞力,Lmax为最大纵向位移,T1~T4分别指防撞梁的厚度,纵向加强筋的厚度,吸能盒的厚度和横向加强筋的厚度。

4.基于权利要求1所述的基于NSGA‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法,其特征在于,所述步骤5中6σ质量分析数学模型如下:μ[T1]=3.75,σ[T1]=1%*μ[T1]μ[T2]=3.85,σ[T2]=1%*μ[T2]μ[T3]=4.55,σ[T3]=1%*μ[T3]μ[T4]=3.50,σ[T4]=1%*μ[T4]s.t.Fpeak≤42120NLmax≤46.53mm

其中:SEA为比吸能,M为防撞梁质量,Fpeak为峰值碰撞力,Lmax为最大纵向位移,T1~T4分别指防撞梁的厚度,纵向加强筋的厚度,吸能盒的厚度和横向加强筋的厚度,μ和σ分别为正态分布的均值和方差。

5.基于权利要求1所述的基于NSGA‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法,其特征在于,该优化方案是将NSGA‑Ⅱ的确定性设计与基于6σ质量分析和优化的可靠性设计相结合。