[發(fā)明專利]一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010401352.3
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN111597654B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫凌玉;褚艷濤;李立軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
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1.一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：以拉擠成型復(fù)雜截面形狀的鋁合金材質(zhì)車載水箱護(hù)欄為研究對象，分別對各組成部件幾何尺寸開展參數(shù)化建模以及裝配體各部件裝配位置的關(guān)系進(jìn)行參數(shù)化控制；

S2：根據(jù)GB?11567.1-2001“汽車和掛車水箱防護(hù)要求”，在ABAQUS中，首先，利用腳本語言PYTHON將材料屬性參數(shù)化，然后，定義圓形壓板和橫梁的接觸屬性，接著，對各組成部件劃分有限元網(wǎng)格，最后，設(shè)置邊界和載荷；

S3：ABAQUS自動提交、運(yùn)行有限元分析，通過仿真分析可獲取所需得響應(yīng)值；

S4：基于仿真數(shù)據(jù)，利用徑向基插值函數(shù)建立自變量參數(shù)和響應(yīng)值的關(guān)系；

S5：利用智能算法對所建模型進(jìn)行優(yōu)化分析；

S6:對S4獲得的優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行校核分析，當(dāng)利用優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)建的裝配體滿足變形撓度約束條件和強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求時(shí)，輸出S5的最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)組合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述S1具體為：

S11：根據(jù)拉擠成型復(fù)雜截面形狀的鋁合金材質(zhì)車載水箱護(hù)欄的結(jié)構(gòu)特征，將其分解為以下四個部分，支架1、連接板2，橫梁3，支架4；

S12：該過程主要利用PYTHON語言在ABAQUS中建立復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄的參數(shù)化模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述S2具體為：

S21：利用腳本語言PYTHON將材料參數(shù)模塊化，供后續(xù)調(diào)用，避免重復(fù)定義，提高效率；

S22：定義圓形壓板和橫梁的接觸面，其中壓板定義為剛體，橫梁定義為可變形體，類型為“無摩擦”；

S23：自動生成網(wǎng)格：利用PYTHON語言自動切分各組成部件，并生成網(wǎng)格，設(shè)置載荷和約束；

S24：設(shè)置載荷和約束：支架1設(shè)置固定約束，通過剛體參考點(diǎn)將1kN的載荷施加于圓形壓板5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述S3的所需響應(yīng)主要包括：整個模型的質(zhì)量和最大變形量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述S4具體為：

S41：根據(jù)實(shí)際安裝空間確定各設(shè)計(jì)變量的變化范圍；

S42：在設(shè)計(jì)域內(nèi)，基于S1～S3建立的參數(shù)化模型、邊界和載荷條件，進(jìn)行仿真分析；

S43：利用PYTHON語言實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)域內(nèi)多組合參數(shù)的模型的有限元模型自動提交分析；

S44：利用徑向基插值函數(shù)建立自變量參數(shù)和響應(yīng)值之間的關(guān)系；并對所建立的模型進(jìn)行準(zhǔn)確度驗(yàn)證。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述S5中，所述智能算法為粒子群算法。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括：

支架1的高度BH2，支架1的寬度BW2，支架1的厚度TH3；

連接板2的厚度TH1；

橫梁3的厚度TH3，橫梁3的截面形狀：寬度為BW1,高度為BH1；

支架4的幾何外形與支架1相同，但兩者厚度有差異，標(biāo)記為TH4。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜截面形狀的鋁合金型材車載水箱護(hù)欄優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，通過設(shè)置裝配體各部分的幾何參數(shù)和位置參數(shù)的變化區(qū)間，可實(shí)現(xiàn)自動重復(fù)S1～S3。