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代理模型技术的研究及其在汽车抗撞性中的应用

作　者: 谢进德
导　师: 侯淑娟
学　校: 湖南大学
专　业: 机械工程
关键词: 径向基函数形参数抗撞性优化设计代理模型车身汽车碰撞
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

汽车被动安全性是当代汽车行业中的研究热点，而结构抗撞性是汽车被动安全性中的重要研究内容。在汽车抗撞性研究中，碰撞仿真模拟技术被广泛采用。仿真技术可用来分析和优化汽车的碰撞性能。随着数值碰撞仿真技术的不断发展，寻求更加适用于汽车碰撞安全性仿真优化设计的方法，具有十分重要的工程意义和学术价值。在基于响应面法的函数拟合过程中，由于力矩矩阵的非奇异性，径向基函数通常用于取代纯的多项式基函数来进行形函数构造。径向基函数的形参数的选取会影响其形函数的形状、力矩矩阵的条件数和插值的精度，因此径向基函数的形参数的选取是研究代理模型中的一个重点问题，本文通过在额外设计点处的相对误差的对比分析来研究了如何选取常用的径向基函数的形参数。所研究的径向基函数包括：高斯和multiquadric径向基函数以及高斯、multiquadric耦合线性多项式的径向基函数。本文还将径向基函数模型和多项式基函数模型的拟合精度进行对比，得出最优代理模型，并将所得到的形函数用于整车100%正面碰撞和移动壁障侧面碰撞问题的函数拟合，得到车身抗撞性优化问题目标和约束函数的回归表达，建立优化问题的数学模型，并分别利用多岛遗传算法和NSGA-П多目标遗传优化算法对其进行多目标抗撞性优化设计。论文研究表明：通过选取径向基函数的不同形参数，对比分析其在额外设计点处的相对误差，能得到各个径向基函数形参数的最优选值区间和最优的径向基函数模型，为代理模型在工程上的应用提供一定参考意见；在整车多变量多目标抗撞性优化设计中，本文得到的基于multiquadric径向基函数代理模型的优化方法是十分有效的，选择合适形参数的代理模型的优化方法能更加准确的解决抗撞性优化设计问题，这对汽车抗撞性优化设计有一定的参考价值和借鉴意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-17
  1.1 汽车抗撞性优化设计的国内外研究现状  10-13
    1.1.1 汽车正面碰撞的国内外研究现状  10-12
    1.1.2 汽车侧面碰撞的国内外研究现状  12-13
  1.2 代理模型技术的国内外研究现状  13-14
  1.3 本文的选题背景和主要研究内容  14-17
第2章代理模型技术理论  17-29
  2.1 试验设计理论基础  17-20
    2.1.1 试验设计理论  17-18
    2.1.2 正交实验设计  18-19
    2.1.3 拉丁方试验设计  19-20
  2.2 代理模型技术理论基础  20-26
    2.2.1 多项式响应面模型  20-22
    2.2.2 径向基函数代理模型  22-23
    2.2.3 径向基耦合多项式函数代理模型  23-24
    2.2.4 RBFs 代理模型中形参数的分析  24-26
  2.3 误差分析  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章汽车正面碰撞的抗撞性优化设计  29-47
  3.1 汽车正碰的有限元模型的选取及其验证  29-34
    3.1.1 模型的选取  29-30
    3.1.2 模型的验证  30-32
    3.1.3 设计变量和目标函数  32-34
  3.2 代理模型的应用  34-42
    3.2.1 二次多项式响应面模型  34-35
    3.2.2 径向基函数形参数的选择及其误差对比分析  35-42
  3.3 多目标抗撞性优化设计  42-45
  3.4 本章小结  45-47
第4章汽车侧面碰撞的抗撞性优化设计  47-61
  4.1 侧碰有限元模型的选取及验证  47-51
    4.1.1 移动壁障有限元模型及有效性验证  47-50
    4.1.2 整车侧碰有限元模型及有效性验证  50-51
  4.2 设计变量和目标函数  51
  4.3 抗撞性优化设计  51-60
    4.3.1 二次多项式响应面模型  51-53
    4.3.2 径向基函数模型  53-56
    4.3.3 多目标抗撞性优化设计  56-60
  4.4 本章小结  60-61
全文总结及展望  61-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
附录 A 攻读学位期间发表的论文  70-71
附录 B 攻读学位期间所参加的科研项目  71

代理模型技术的研究及其在汽车抗撞性中的应用

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