[發明專利]一種FRP防撞梁結構/材料協同優化方法

在審

• 申請號: 201810298613.6
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108595787A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 周金宇;臧杰;邱睿
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 高姍

本發明公開了一種FRP防撞梁結構/材料協同優化方法，屬于汽車零部件優化技術領域，該方法同時采用防撞梁的零部件結構優化與防撞梁材料優化進行協同優化，利用MATLAB調用ANSYS軟件，用APDL語言實現后臺計算模型應力，根據計算模型應力求解最優模型，進行結構優化，采用MATLAB創建FRP防撞梁材料參數，根據材料參數，在ANSYS中對FRP防撞梁層合板進行鋪層參數設定，進行材料優化。本發明以選材和結構參數為變量，同時考慮零部件宏觀結構優化與微觀材料優化兩因素，對零部件進行協同優化，以此達到生產結構要求。

技術領域

本發明涉及一種防撞梁優化方法，特別是涉及一種FRP防撞梁結構/材料協同優化方法，屬于汽車零部件優化技術領域。

背景技術

防撞梁作為汽車車輛中重要的安全裝置，用來減輕車輛受到碰撞時吸收碰撞能量，由主梁、吸能盒，連接汽車的安裝板組成，主梁、吸能盒都可以在車輛發生低速碰撞時有效吸收碰撞能量，盡可能減小撞擊力對車身縱梁的損害，防撞梁主梁和吸能盒利用金屬的塑性變形產生壓潰，將內能轉化為變形能，吸收掉一部分汽車碰撞時的動能，由于復合材料中層合板鋪層材料、鋪層角度、鋪層厚度選擇多樣，且在本發明的結構設計中2個控制點坐標位置不定，屬于離散變量優化問題，而遺傳算法，對于解決這類離散變量尋優問題有明顯優勢。

發明內容

本發明的主要目的是為了提供一種FRP防撞梁結構/材料協同優化方法，為了解決目前在汽車零部件優化設計中結構與材料不能協同優化的問題。

本發明的目的可以通過采用如下技術方案達到：

一種FRP防撞梁結構/材料協同優化方法，該方法同時采用防撞梁的零部件結構優化與防撞梁材料優化進行協同優化，利用 MATLAB調用ANSYS軟件，用APDL語言實現后臺計算模型應力，根據計算模型應力求解最優模型，進行結構優化，采用MATLAB創建FRP防撞梁材料參數，根據材料參數，在ANSYS中對FRP防撞梁層合板進行鋪層參數設定，進行材料優化。

進一步的，結構優化包括如下步驟：

步驟1：采用B樣條曲線構造防撞梁模型，通過改變其控制頂點坐標，來改變其結構參數，改變防撞梁外形結構；

步驟2：采用MATLAB創建關于結構參數的隨機初始種群；

步驟3：根據初始種群中的結構參數，完成有限元建模；

步驟4：對有限元模型施加約束與載荷后，進行有限元分析與計算，輸出相應應力至txt文件；

步驟5：輸入應力值到MATLAB中，使用經典層合板強度理論中蔡-吳張量理論，建立關于防撞梁結構的強度的關系，并得出強度比R；

步驟6：構建適應度函數，基于適應度對種群進行選擇、交叉、變異、重組操作。

進一步的，所述步驟2中，采用二進制種群對防撞梁進行參數設置。

進一步的，所述步驟2中，分別用2位二進制表示防撞梁層合板每層鋪層角度。

進一步的，所述步驟2中，用3位二進制表示結構參數x1。

進一步的，所述步驟2中，用5位二進制表示結構參數x2。

進一步的，所示步驟6中，具體包括如下步驟：

步驟61：根據強度比R取值，構建適應度函數；

步驟62：基于適應度函數對舊種群進行選擇操作，保留較優解；

步驟63：對余下個體，基于適應度進行交叉、變異操作，生成新種群；

步驟64：對新種群重新構建有限元模型，并計算適應度，基于適應度進行重組操作，確保較優解不會在交叉、變異過程中被去掉；