1.一种基于FAHP‑TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1:结合材料‑结构‑性能一体化集成设计方法,取消内板,将锁扣加强板、铰链加强板和环绕加强筋与外板一体化,在CATIA中建立一体化发动机罩的三维几何模型,其厚度均为3mm;
步骤2:在HyperMesh中对一体化发动机罩以5mm大小进行2D网格划分,建立发动机罩的弯曲工况、扭转工况、模态工况和行人保护工况,行人保护冲击区域包括A1、A2、A3共三个碰撞区域,其中线性分析通过OptiStruct求解器求解,非线性分析通过LS‑DYNA求解器求解,所述非线性分析包括碰撞和大变形;
步骤3:以一体化发动机罩各个加强筋和外板的厚度为设计变量,通过最优拉丁超立方试验设计提取若干组样本点,以一阶扭转模态、质量、A2碰撞区域峰值加速度和A3碰撞区域峰值加速度为优化目标,以一阶弯曲模态、弯曲工况位移、扭转工况位移和A1碰撞区域峰值加速度为约束,构建RBF‑Kriging混合近似模型,并采用AMGA算法进行多目标优化,得到各个优化目标的大量Pareto非劣解;
步骤4:以步骤3中的优化目标为评价因子,邀请专家采用1‑9标度法对评价因子之间重要度判断,进而构造判断矩阵,然后利用三角模糊数将判断矩阵转化为三角模糊判断矩阵,设模糊集合为 ,其函数为 ;
步骤5:对于步骤4中的三角模糊判断矩阵 ,对其进行一致性检验,若三角模糊判断矩阵 满足一致性的要求,一致性检验指标CR<0.1,则说明专家的评价结果符合逻辑一致性原则;
步骤6:对步骤4的三角模糊判断矩阵 计算综合模糊值,计算公式如下:,其中,
,M为三角模糊数,
, ;
步骤7:设 和 ,对步骤6的矩阵去模糊化,由综合模糊
值对模糊的集合进行比较,则 的可能度定义为: ;
最后通过 计算
最终各个指标的权重,并将结果标准化;
步骤8:采用TOPSIS法把多目标评价问题转化为单一综合目标评价进行分析,将步骤3中的一阶扭转模态、质量、A2碰撞区域峰值加速度和A3碰撞区域峰值加速度的Pareto非劣解作为TOPSIS法中的决策矩阵;
步骤9:为了消除不同指标量纲的影响,对步骤8中决策矩阵中的元素进行正向化和标准化处理,然后将步骤7求得的标准化权重对决策矩阵进行加权,得到新的决策矩阵;
步骤10:分别计算每个优化目标与理想解和负理想解的距离,并计算优化目标最大值最小值的欧式距离D;
步骤11:通过 计算得出所有评价对象归一化的得分,并根据得分结果对Pareto非劣解进行相对接近度进行排序,从而得到每个Pareto非劣解的排序结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于FAHP‑TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法,其特征在于,所述步骤1中铸铝一体化发动机罩的材料为ZL201,并采用熔模精密铸造工艺一体铸造成型。
3.根据权利要求2所述的一种基于FAHP‑TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法,其特征在于,所述步骤3中RBF‑Kriging混合近似模型联合AMGA算法的多目标优化模型如下:;
其中,C1为一阶扭转模态,C2为质量,C3为A2碰撞区域峰值加速度,C4为A3碰撞区域峰值加速度,C5为一阶弯曲模态,C6为弯曲工况位移,C7为扭转工况位移,C8为A1碰撞区域峰值加速度。
4.根据权利要求3所述的一种基于FAHP‑TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法,其特征在于,所述步骤4中的模糊集合 ,m为M的隶属度为1的中值,l和u分别表示上界和下界。
5.根据权利要求4所述的一种基于FAHP‑TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法,其特征在于,所述步骤5中一致性检验包括致性指数CI和一致性比例CR,其公式定义如下: ;其中, 为矩阵特征值的最大值,m为特征值的个数;RI为随机指标,用随机方法构建500个矩阵,从1‑9及其倒数中随机抽取数字,构建正倒数矩阵,得到的最大特征值的平均值。
6.根据权利要求5所述的一种基于FAHP‑TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法,其特征在于,所述步骤10中每个优化目标与理想解和负理想解的距离,一体化发动机罩的质量、碰撞峰值加速度越小越好,计算公式为 ,一阶扭转模态性能是要求越大越好,其计算公式为: ;式中 和 分
别表示第j个性能指标的理想解和负理想解,i为Pareto非劣解的个数。