(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210605171.1 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 湖北汽车工业学院 地址 442002 湖北省十堰市张湾区车城西 路167号 (72)发明人 吴胜军　梁治千　张宗宏　袁威　 孙晨浩　张慧玲　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 专利代理师 张贵宾 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01)G06T 17/20(2006.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种客车薄壁梁吸能盒的优化设计方法 (57)摘要 本发明涉及汽 车技术领域,具体涉及一种客 车薄壁梁吸能盒的碰撞特性研究方法和多学科 优化设计方法,提出了复杂比例评价方法来确定 薄壁梁的最佳截面形状； 提出了等级评价方法来 确定最佳诱导结构和数量； 提出了客车薄壁梁吸 能盒的优化 设计方法， 该方法从提高薄壁梁的吸 能及降低碰撞力峰值和变形量来进行优化设计， 以解决薄壁梁吸能不彻底的问题， 提高客车碰撞 的安全性； 提出了利用帕累托主效应图来进行设 计变量灵敏度分析， 以此筛选变量， 减少设计变 量从而减少计算时间。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114996846 A 2022.09.02 CN 114996846 A 1.一种客车薄壁梁吸能盒的优化设计方法， 其特 征在于： 具体步骤为： S1.建立不同截面形状的薄壁梁有限元模型； S2.基于多角度载荷作用下不同截面形状薄壁梁 的碰撞模拟仿真， 角度设置为0 °、 5°、 10°、 20°； S3.运用复杂比例评价方法选择最佳的截面形状； S4.在步骤S3中的最佳截面形状薄壁梁上添加不同结构和不同数量的诱导槽， 并进行 碰撞分析， 诱 导槽的结构为U型、 圆形、 方孔； S5.运用等级评价方法确定最佳诱 导结构的类型和数量； S6.在步骤S5的基础上， 以薄壁梁 的长度、 截面边长、 壁厚和诱导槽的位置作为设计变 量， 以最大碰撞力峰值、 吸能量和变形量作为响应， 利用格栅序列Mels实验设计法进行DOE 实验设计； S7.利用帕累托主效应图进行灵敏度分析， 筛 选变量， 减少计算时间； S8.利用最小二乘法对设计 变量和响应进行拟合； S9.以吸能最大为优化目标， 以碰撞力峰值和变形量为约束条件， 采用非支配排序遗传 算法NSGA ‑Ⅱ进行多目标优化设计； S10.通过优化后的薄壁梁设计一 款吸能盒装置， 安装于客车 前端； S11.对有、 无吸能盒装置的客车分别进行多角度载荷下的碰撞分析， 对比整车吸能和 驾驶员处的加速度， 从而确定薄壁梁的优化设计方法具有良好的吸能特性。 2.根据权利要求1所述的客车薄壁梁吸能盒的优化设计方法， 其特 征在于： 所述步骤S3的复杂比例评价方法的基本计算 步骤如下： 步骤1： 构建初始决策矩阵 式中： xij表示第j个性能指标下第i种设计方法的性能值， m为总的设计方案数， n为总的 性能指标 数； 步骤2： 初始决策矩阵归一 化处理， 将所有性能指标值进行 无量纲化 化 式中： rij为第j个性能指标 下第i种设计方案的无量纲性能值； 步骤3： 无量纲 矩阵加权归一处 理 式中： wj为第j个性能指标的权 重比； 步骤4： 将加权归一 化处理后的无量纲 矩阵根据对碰撞性能有利与无利分别进行求和 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114996846 A 2式中： y+ij和y‑ij为加权归一化后有利和无利的性能指标值， S+i为n个指标中有利性能指 标之和， S‑i为n个指标中无利性能指标之和， S+和S‑为对m种方案所有有利和无利性能指标 分别进行求和， 其中： S++S‑＝1； 步骤5： 计算所有设计方案的综合评价 值 根据Qi值， 对每种设计方案进行综评分 式中： Qi值和Ui值越大， 表明第i种设计方案越好。 3.根据权利要求1所述的客车薄壁梁吸能盒的优化设计方法， 其特 征在于： 所述步骤S5的等级评价方法中采用如下计算公式对不同性能指标进行评分， 即 式中： Fmax为最大碰撞力峰值， (Fmax)max和(Fmax)min为9种诱导结构中最大和最小的 碰撞力峰值， E为吸能量， Emax和Emi n分别为最大的吸能量和最小的吸能量。 4.根据权利要求2所述的客车薄壁梁吸能盒的优化设计方法， 其特征在于： 所述步骤S3 中确定的横截 梁的最佳的截面形状为 正六边形。 5.根据权利要求3所述的客车薄壁梁吸能盒的优化设计方法， 其特征在于： 所述步骤S5 的运用等级评价方法确定的最佳诱 导槽的结构为U型， 数量 为三层。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114996846 A 3