[發(fā)明專利]車輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710307334.7
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107145663B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王登峰;張帥;汪勇
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙) 22210
• 代理人: 朱紅玲

1.車輪多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，其特征是，該方法由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一、在三維建模軟件中建立車輪概念設(shè)計模型，在有限元前處理軟件中分別建立基于動態(tài)彎曲疲勞試驗和動態(tài)徑向疲勞試驗兩種工況下的車輪拓?fù)鋬?yōu)化模型；

在Optistruct軟件中設(shè)置約束條件和目標(biāo)函數(shù)，在兩個拓?fù)鋬?yōu)化模型中分別添加最小尺寸約束、旋轉(zhuǎn)類部件的對稱約束和車輪加工工藝約束，然后分別進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化得到兩種工況下車輪的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

步驟二、根據(jù)步驟一獲得的兩種工況下車輪的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在有限元前處理軟件中建立車輪的聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化模型，在Optistruct軟件中進(jìn)行聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化，獲得車輪聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的結(jié)構(gòu)和材料密度云圖，并采用三維建模軟件建立聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的車輪模型；

步驟三、在有限元前處理軟件中分別建立步驟二獲得的聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的車輪模型在動態(tài)彎曲疲勞試驗和動態(tài)徑向疲勞試驗工況下的有限元模型，并分別計算兩種工況下車輪的強(qiáng)度、剛度、模態(tài)、疲勞壽命和疲勞壽命的安全系數(shù)的性能參數(shù)；

步驟四、在有限元前處理軟件中建立步驟二獲得的聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的車輪模型在沖擊試驗下的有限元模型，并檢驗有限元模型的可信性，選用合適的輪胎材料模型，基于不同應(yīng)變率下車輪材料的本構(gòu)關(guān)系在沖擊性能的分析軟件中分別分析沖錘正對輻條和正對窗口沖擊兩種工況下輪胎內(nèi)的氣壓變化、沖擊后車輪應(yīng)變及分布和超出車輪材料彈性變形極限的應(yīng)變分布；

步驟五、在有限元前處理軟件中，采用標(biāo)準(zhǔn)車模建立虛擬風(fēng)洞模型，在流體計算軟件中進(jìn)行計算分析，并采用標(biāo)準(zhǔn)車模試驗數(shù)據(jù)驗證所述虛擬風(fēng)洞模型的正確性，將步驟二獲得的聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的車輪模型和制動盤裝配在標(biāo)準(zhǔn)車模內(nèi)，建立車輪空氣動力學(xué)分析工況，分析整車的氣動阻力、前后車輪湍流強(qiáng)度和前后制動盤的溫度及表面對流傳熱系數(shù)；

步驟六、采用網(wǎng)格變形技術(shù)，在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析中，車輪動態(tài)彎曲疲勞試驗、動態(tài)徑向疲勞試驗、沖錘正對輻條沖擊試驗和沖錘正對窗口沖擊試驗四種工況，采用DEP-MeshWorks軟件或HyperMorph軟件對步驟三和步驟四中有限元模型中的所述聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的車輪進(jìn)行參數(shù)化建模；

在計算流體動力學(xué)分析中，所述車輪空氣動力學(xué)分析工況，使用Sculptor軟件對步驟五中有限元模型中的所述聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的車輪模型進(jìn)行參數(shù)化建模，并在ICEM軟件中進(jìn)行前處理；

共建立五種工況下的所述聯(lián)合拓?fù)鋬?yōu)化后的車輪的參數(shù)化模型，采用Isight或HyperStudy軟件集成所述五種工況的計算軟件綜合運用DOE采樣、近似模型理論和多目標(biāo)優(yōu)化算法對車輪進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，得到Pareto前沿；在所述Pareto前沿中選取最優(yōu)解，根據(jù)最優(yōu)解找到各個性能指標(biāo)的響應(yīng)值和車輪設(shè)計變量的取值，根據(jù)設(shè)計變量的值確定車輪的幾何參數(shù)，獲得最終確定的車輪模型。