[发明专利]一种混合动力客车骨架的轻量化设计方法

权利要求书

1.一种混合动力客车骨架的轻量化设计方法，所述客车骨架结构是半承载式，包括车身外框骨架、车架、地板骨架，具体步骤为：

S1. 基于CAE技术和有限元方法建立用于优化分析的客车骨架有限元模型；

S2. 对客车骨架有限元模型进行各基础性能分析，分别为水平弯曲工况、极限扭转工况、紧急制动工况、紧急转弯工况这四种工况的静力分析，模态分析，整车骨架100%正面碰撞分析；

S3. 根据客车骨架部件的位置、功能以及厚度为分组方式，将客车骨架分为若干组；

S4. 将一阶模态频率、四种工况中应力最大的极限扭转工况、整车正面碰撞时驾驶员处加速度设定为优化约束，整车正面碰撞吸能、整车质量设为优化目标，构件厚度设为优化变量；

S5. 先对客车骨架进行初步的DOE实验设计，根据S3中客车骨架分组数量设计变量对驾驶员处碰撞加速度、整车正面碰撞吸能、一阶模态频率、扭转工况的应力这四个优化响应的线性主效应图筛选出对这四个响应影响较小的变量作为后面的优化变量；

S6. 再通过哈默斯雷实验设计法对筛选后的变量进行DOE实验设计；

S7. 对S6中的采样数据，通过RBF模型拟合质量、扭转工况的应力、一阶模态频率、驾驶员处加速度、整车正面碰撞吸能的近似模型，通过决定系数R2检验RBF模型的精度，即

R²=

式中是响应样本点的均值，是近似模型在第i个样本点的响应值

决定系数R²的取值范围为[0,1]，值越趋近于1代表近似模型与原模型误差越小；

S8. 建立优化数学模型：

minF(x)maxV(x)

G(x)≤G₀(x)

U(x)≥U₀(x)

Z(x)≤Z₀(x)

式中x为设计变量，x=[x₁,x₂,x₃……x_n]，F(x)为整车质量，G(x)为扭转工况时应力的最大值，U(x)为一阶模态频率，V(x)为整车正面碰撞吸能，Z(x)为驾驶员处加速度，G₀(x)、U₀(x)、Z₀(x)分别是扭转工况的应力、一阶模态频率、驾驶员处加速度的初始值；

S9. 采用全局响应面优化算法（GRSM）对客车骨架进行多学科优化设计。

2.根据权利要求1所述一种混合动力客车骨架的轻量化设计方法，其特征在于：所述车身外框骨架采用的材料是Q235结构钢，车架以及地板骨架采用的材料是Q345结构钢；S1中客车骨架有限元模型，单元尺寸设置为10mm，整车共设置有639298个单元、496238个节点；S2中客车骨架分为34组，对应的S5中的设计变量为34个；整车骨架100%正面碰撞分析使用的速度设置为30km/h。