某微型客车白车身动静态特性的非概率可靠性分析及应用

论文摘要

白车身的弯曲刚度、扭转刚度和模态特性是汽车的重要力学指标,关系到车辆的安全性、行驶平顺性以及操纵稳定性等性能。白车身设计时需要保证上述各项指标达到一定的设计标准。然而工程中存在着大量的不确定信息,导致白车身的实际性能通常会围绕着设计指标上下波动,甚至某些实车的性能低于设计标准而无法满足使用要求。所以在设计之初应对实际过程中存在的不确定性给予充分性考虑,适当地设定白车身动静态特性的性能指标,以保证白车身性能的可靠。由此可知,对白车身的动静态特性进行可靠性分析是非常必要的。围绕白车身动静态特性的可靠性分析,本文在如下几个方面开展了研究：（1）建立了某微型客车白车身的有限元模型。介绍了白车身有限元建模的基本步骤,结合实际车型首先给出了模型规模的估计方法,并在兼顾精度和效率的原则下确定了有限元模型的单元尺寸；其次,介绍了孔洞、凸台、加强筋、圆角等特征以及螺栓、焊点、粘胶等结构的有限元处理方法；最后,将有限元计算的结果与实验数据进行了对比,验证了有限元模型具有较高的计算精度。（2）结合可靠性领域的相关成果,建立了白车身动静态特性的可靠性分析模型,计算了白车身弯曲刚度、扭转刚度和一阶模态特性的可靠度。首先,选择对白车身动静态特性影响较大若干种厚度的板料,确定了板料厚度的不确定区间,建立了关于板料厚度的椭球凸模型；其次,应用最优拉丁超立方试验设计方法在不确定变量的波动空间抽取若干个样本,分别计算各个样本的弯扭转刚度值和一阶模态频率；第三,应用二次多项式响应面分别拟合得到白车身弯扭转刚度和一阶模态频率关于相应板料厚度的近似函数,并根据结构的失效界限确定各个响应的极限状态方程；最后,应用HL-RF算法计算白车身动静态特性的可靠度指标。本文应用了非概率可靠性的方法对白车身动静态特性进行了可靠性分析,评估了板料厚度存在的不确定性对结构性能的影响程度,为白车身的动静态特性可靠性设计提供了参考和指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 白车身动静态特性研究的意义
• 1.2 白车身动静态特性的研究进展
• 1.3 白车身动静态特性研究中主要存在的问题及解决对策
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 基于椭球凸模型的结构非概率可靠性分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 基于相关性分析的不确定变量的椭球凸模型描述
• 2.2.1 相关性分析的数学表达
• 2.2.2 基于相关性分析的椭球凸模型的建立
• 2.2.3 椭球凸模型的正则化
• 2.3 结构非概率可靠性指标
• 2.3.1 结构的极限状态方程
• 2.3.2 基于椭球凸模型的结构非概率可靠性分析
• 2.3.3 求解非概率可靠性指标的迭代算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 微型客车白车身的有限元建模
• 3.1 引言
• 3.2 微型客车白车身的有限元建模
• 3.2.1 微型客车白车身几何模型的处理
• 3.2.2 微型客车白车身有限元网格的划分
• 3.3 微型客车白车身有限元模型的验证
• 3.3.1 白车身弯曲刚度对标
• 3.3.2 白车身扭转刚度对标
• 3.3.3 白车身自由模态特性对标
• 3.4 本章小结
• 第4章 微型客车白车身刚度特性的可靠性分析
• 4.1 引言
• 4.2 不确定变量的描述
• 4.3 试验设计
• 4.4 白车身扭转刚度可靠性分析
• 4.4.1 白车身扭转刚度近似模型的建立
• 4.4.2 白车身扭转刚度的可靠度计算
• 4.5 白车身弯曲刚度的可靠性分析
• 4.5.1 白车身弯曲刚度近似模型的建立
• 4.5.2 白车身弯曲刚度的可靠度计算
• 4.6 本章小结
• 第5章 白车身模态特性的可靠性分析
• 5.1 引言
• 5.2 不确定变量的描述
• 5.3 试验设计
• 5.4 白车身模态特性的可靠性分析
• 5.4.1 白车身一阶模态特性近似模型的建立
• 5.4.2 白车身一阶模态特性可靠度计算
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文目录