多学科与多材料匹配的客车车身轻量化优化设计

徐翔, 张勇, 林继铭, 曾意, 葛平政

(华侨大学 机电及自动化学院， 福建 厦门 361021)

多学科与多材料匹配的客车车身轻量化优化设计

徐翔, 张勇, 林继铭, 曾意, 葛平政

(华侨大学 机电及自动化学院， 福建 厦门 361021)

提出基于多材料匹配与模块化设计的客车车身轻量化设计方法.基于车身轻量化设计的多学科特性，结合Kriging近似技术与协同优化设计方法，建立基于侧翻安全性、顶部抗压学科的客车车身多学科优化设计模型，并采用遗传算法进行多学科数值寻优.优化结果表明:基于灵敏度分析的模块化设计能较好地降低车身设计维度，并获得具有较好力学性能的多材料匹配客车车身；多材料车身不仅改善车身的安全特性，而且提高车身顶部的抗压强度，并较好地达到轻量化设计的要求.

客车车身； 材料匹配； 模块化； 轻量化

研究显示，客车车身的轻量化设计对提高燃油效率、降低尾气排放及减少环境污染至关重要[1].然而，车身轻量化设计是一个多学科设计优化(MDO)问题，涉及到结构力学特性、空气动力学及安全性等多个学科，各学科间相互关联又相互耦合，需同时考虑多个学科对客车整体性能的影响.国外已有一些企业将MDO应用在汽车优化设计中[2-4]，国内则主要集中在航天航空领域[5].在汽车领域，苏瑞意等[6]采用协同优化方法，展开基于单一材料客车车身结构的多学科优化设计；王平等[7]基于协同优化和多目标算法，开展车身结构的多学科多……