李 青
（东风柳州汽车有限公司，广西 柳州 545000）中国汽车销售量
摘 要：在我国当前阶段的经济发展中，汽车行业的发展可谓日新月异。为了能够提升汽车整车轻量化的计算效率，主要采用了一种比较新型的响应面结构构建方法，该种方法主要将车身的耐撞性与其自由模态的多科学系统的近似性模型构建出来，然后利用多学科的设计进行优化工作。文章就多学科优化的整车轻量化设计研究问题进行了一系列的分析与探讨，期望能够为我国在汽车研发领域进步提供一部分参考建议。
关键词：多学科优化；整车轻量化；汽车研发
中图分类号：F407.471 文献标志码：A文章编号：1672-3872（2017）10-0192-01
伴随着我国市场经济的飞快发展，汽车工业的进步也取得了巨大的成就。但是在这繁华的背后，汽车工业依旧面临着安全、环保、节能三大重点问题。这三种问题基本上都与汽车自身的轻量化有着或多或少的联系。因此，针对多学科优化的整车轻量化设计进行有效的改进和研究十分有必要。
1 整车轻量化优化设计简介
为了满足汽车的乘坐安全法规与舒适性的条件，将汽车自身的重量进行减轻已经成为当前汽车领域内的研发热潮。一辆汽车本身就是一项十分繁杂的系统工程组合体，因此在进行汽车设计时，就必须将多学科的影响因素考虑在内，其中包括行驶的安全性、结构构成的刚度、空气阻力、动力等[1]。在传统的串行设计方式中，不仅将多学科之间的联系及作用进行了割离，还导致该种设计方法只能在一个单一的方向中得到优化，因此就极大程度的将实现全局最优解的效果忽略掉了。想要实现整车轻量化的优化设计，就必须将多个学科对于整车实际性能的正反面影响全部综合思考在内。由此可见，实现汽车整车轻量化的过程就是一个多学科优化的设计过程。文章的主要研究方向是汽车的正撞安全性能与车身一阶扭转模态这两个学科的实际作用与影响。
2 多学科优化的整车轻量化设计
2.1 汽车正撞与车身有限元模型的简述
在汽车正撞研究中发现，其有限元模型的构成主要包含196396的单元与200351个节点，而车身的有限元模型的构成主要包含128374个单元与129985个节点[2]。在有限元的现实正撞方针模拟操作中，车辆如果以50km/h的行驶速度猛烈撞击前方的钢材质墙体时，车身所具有的整体系统在这一撞击的行为过程中，所用的时间是在100ms之内完成的，而车身却是在进行考察一阶自由扭转模态。该项实验的
设计宗旨意在为了将整车的行驶安全性能与乘坐舒适性能通过一系列的碰撞试验中不断的及你想那个改善与提高，最终完成整车质量最大限度减小的目的。
2.2 拟合与优化的逐步响应面
当前的汽车上市要求中，其必须满足销售市场的不同碰撞法规。我国目前的《乘用车正面碰撞的乘员保护》中，对于汽车的结构以及整备质量、汽车制造工艺及材料等方面都进行了明确的规定。因此，在进行整车结构安全的设计过程中，要充分考虑碰撞实验中出现的变形吸收能量部件所形成的极限吸收能量数据值顶点，从而将乘员身上所接收到的能量降低，进而完成保护乘员安全的实验目的。另外，由于整车车身的结构模态分析不仅是当前新型车型的开发结构中的主要内容，还是车身结构中的低阶弹性模态的构成部分。因此其不但能够将汽车整体的刚度性能有效反映出来，更是汽车整身进行常规震动关键性的具体指标，并在此基础上将汽车自身的乘坐舒适性能进行有效提高。
文章主要将汽车整车的前部位10个具有吸能功能的部件厚板当成7个不同的设计变量，并将其使用在正面碰撞优化与白车身的自由模态进行多学科设计优化分析。从7个变量中将3个学科变量作为学科的共享耦合状态变量，在此前提下，运用最优的拉丁方试验设计的方式方法进行多次采样观察[3]。与此同时，将车体中的B柱加速度的峰值与车辆脚踏板渗入乘员所在空间的渗入量、白车身的一阶扭转模态、10个部件的实际质量。
3 近似模型出现的误差以及优化后的结果分析
通过以上试验中的规划结果与逐次回归响应面的方式共同作用下，对于得出来的试验结果是否可行，进行针对近似模型的误差分析工作，即进行 检测工作。由上面的逐步回归法中可以得知，近似模型的拟合精度较强，不仅能够满足预测精度的实际要求，还在一定程度上利用序列二次规划将其达到了近似模型的优化最优解效果。车身的结构安全是车辆安全性能的最基础评价标准，一旦发生正面碰撞情况，就必须保证车体前部位以及脚踏板位置的侵入量最小，从而使汽车乘员拥有最大的生存空间。
4 结束语
综上所述，要想将白车身的自由模态学科自身的汽车整身进行轻量化的设计优化，就必须将逐步回归法进行有效测试利用，从而将拟合进度达到最高，同时将不同学科响应面的近似模型进行优化，以此模型替换原始传统的物理形式的有限元模型，最终为接下来的汽车研发优化创造更多的进步空间。只有在满足多学科要求的基础上，才能将汽车发生正面碰撞的情况下的安全性能进行提升，也才能将一阶扭转模态进行更深层次的完善，降低研发开发成本，最终达到将汽车整车重量最小的优化目的。
参考文献：
[1]郑晖，赵曦雅.汽车轻量化及铝合金在现代汽车生产中的应用[J].
锻压技术,2016(2):1.
[2]丁玉梅，虞华春，杨卫民，等.新能源汽车轻量化的关键技术[J].
塑料,2016(2):98.
[3]彭释，单永飞，梁元聪，等.汽车轻量化：建立先进复合材料全
产业链迫在眉睫[J].中国战略新兴产业,2016(19):96.
（收稿日期：2017-5-15）
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作者简介： 李青（1986-），男，湖南常德人，助理工程师，研究方向：汽车轻量化设计。
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