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Kriging模型与优化算法在汽车乘员约束系统仿真优化中的应用研究

在装卸搬运时有其特点及方法:

物流装卸搬运的概念:物流装卸搬运是指在一定的区域内(通常指某一个物流结点,如车站、码头、仓库等,以改变物品的存放状态和位置为主要内容的活动。它是伴随输送和保管而产生的物流活动,是对运输、保管、包装、流通加工、配送等物流活动进行衔接的中间环节。

在整个物流活动中,如果强调存放状态的改变时,一般用“装卸”一词表示;如果强调空间位置改变时,常用“搬运”一词表示。物流的各环节和同一环节不同活动之间,都必须进行装卸搬运作业。所以杭州搬家公司就是来完成其作业的。正是装卸搬运活动把物流运动的各个阶段联结起来,成为连续的流动过程。

https://www.doczj.com/doc/7e17940843.html,/

24湖南大学学报(自然科学版)型等.

本文选用Kriging模型,分别用多目标遗传算法NSGA-II和可行方向法Conmin,结合Madymo软件,对汽车正面碰撞中乘员约束系统的多目标优化问题进行研究,并对两种优化方法在代理模型中的优化效率做出了比较.

1代理模型方法和优化算法

1.1RSM方法

代理模型概念与数值优化技术相结合是有效控制优化设计计算成本以及具有良好全局性的设计方法[2J】.全局近似优化技术包括响应表面方法(RSM)、计算实验设计与分析方法(DACE)等.RSM考虑设计变量空间中一系列点的响应分析,通过最/b--乘法建立近似函数.RSM适合应用在设计问题的灵敏度信息很难或无法获得以及响应函数值存在一定水平的数值噪音情况下.本文运用一阶响应表面模型进行设计变量的筛选.

1.2Kriging模型

Kriging模型是一种进行曲线插值和响应面近似的方法,是一种估计方差最小的元偏估计模型.这使其在解决非线性程度较高的问题时比较容易取得理想的拟合效果.本文在Kriging模型的基础上进行优化计算.

1.3优化算法

1.3.1可行方向法

可行方向法是一个直接数值优化方法,它可以直接在非线性的设计空间进行搜索.并在搜索空间的某个方向上不断寻求最优解.它从问题的可行点出发,在该点的可行方向中,寻找使目标函数下降的方向,然后沿该方向进行线性搜索,得到一个新的可行点,如此进行下去,算法产生一个点列。该点列中所有的点均为问题的可行点.

1.3.2NSGA.II算法

NSGA-II算法是一种基于快速分类的、采用精英策略的多目标遗传算法【4J】.首先,随机生成种群P0,规模为N.对种群进行非支配排序,每个解的适应度就是它的非支配水平.进行双支联赛选择(bi—

narytournamentselection)、交叉和变异,生成子代种群Q。,规模为N.然后,进入NSGA.1I的主循环,进行优化求解.2汽车乘员约束系统的参数优化

2.1乘员约束系统模型的建立

利用MADYMO哺1建立乘员约束系统仿真模型的一般过程是:根据要求建立车内空间模型;然后调入假人,并调整座姿;接着给假人佩戴安全带,并配置安全气囊;以整车碰撞试验测量或有限元仿真的减速度和变形数据作为模型输入。得到最初的仿真模型.

本文结合某款国产开发中的混合动力轿车,根据其有限元模型建立车内多刚体、运动铰链模型,并采用MADYM0621假人数据库中的混III型50百分位多刚体假人n】,安全带部分是采用多刚体与有限元结合,有限元部分与假人接触,安全气囊采用均匀压力算法展开,模型中假人处于正常驾驶位置.假人、安全带模拟预定位哺1后,得到最初的仿真模型,如图1.模型的输入加速度为该款车同结构的车型在GNCAP法规条件下实验所得,如图2.

图1来员空间及定位后的假人模型

Fig.1Occupantspaceandlocateddummymodel

由于乘员伤害指标涉及头、胸、腿等多个部位,为了评价约束系统的整体性能,可以采用加权伤害准则(WeightedInjuryCriteflon)阳1来表示分析结果.WIC越低,说明约束系统的保护性能越好.WIC的表达式如下:

WIC=o.6(丽HICJ,+o.35(杀+昙)/2+o.05(喾).

式中:HIC——头部综合性能指标;C,。——胸部3眦加速度值(单位为g);D——胸部压缩量(单位

为mm);F凡——左大腿轴向压力(单位为kN);

Kriging模型与优化算法在汽车乘员约束系统仿真优化中的应

用研究

作者:张维刚, 刘晖, ZHANG Wei-gang, LIU Hui

作者单位:湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南,长沙,410082

刊名:

湖南大学学报(自然科学版)

英文刊名:JOURNAL OF HUNAN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCES)

年,卷(期):2008,35(6)

被引用次数:1次

参考文献(10条)

1.廖兴涛基于代理模型的汽车安全性仿真优化研究 2006

2.SCHMIT L A.FARSHI B Some approximation concepts for structural synthesis 1974(05)

3.杨德试验设计与分析 2002

4.DEB K.PRATAP A A fast and elitist multi-objective genetic algorithm:NSGA-II 2000

5.SRINIVAS N.DEB K Multi-objective function optimization using non-dominated sorting genetical algorithms 1995(03)

6.TNO MADYMO Version621 theory manual 2004

7.TNO MADYMO Version621 model manual 2004

8.TNO MADYMO Version621 application manual 2004

9.VIANO D C.AREPALLY S Assessing the safety performance of occupant restraint system 1990

10.MYERS R H.MONTGOMERY D C Response surface methodology:process and product optimization using designed experiments 2002

相似文献(3条)

1.期刊论文张维刚.刘晖.廖兴涛.ZHANG Wei-gang.LIU Hui.LIAO Xing-tao基于代理模型的汽车乘员约束系统仿

真设计-江苏大学学报(自然科学版)2008,29(4)

为在设计过程中有效减少轿车乘员约束系统的设计参数,并快速优化轿车乘员约束系统的安全保护性能,采用一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法进行约束系统设计变量的筛选,对筛选后的变量应用Kriging代理模型和均匀试验设计方法进行设计参数的仿真优化,将优化结果与直接使用碰撞仿真软件MADYMO计算得到的结果进行对比.研究表明,一阶线性响应表面模型和D-最优试验设计方法能有效筛选出重要的并对约束系统性能具有决定作用的设计变量,而Kriging代理模型和均匀试验设计方法能在选定的设计变量的基础上,快速取得较好的优化设计结果.

2.学位论文刘晖代理模型方法在轿车乘员约束系统仿真优化中的应用研究2008

汽车工业是我国的支柱产业。我国的汽车工业正在持续快速的发展,车辆的保有量也会快速增加。汽车碰撞安全性的提高不仅可以有效减少汽车交通事故中的人员伤亡和生命财产损失,还将有助于交通运输环境的畅通以及社会和人们生活的和谐安定。提高汽车被动安全性,要从汽车结构设计和乘员保护系统两个方面入手,因此开展汽车乘员约束系统方面的研究,将为我国汽车企业的自主研发提供有益的经验和借鉴,增强汽车企业的竞争力,从社会的角度来说,有利于从整体上来提高我国汽车的碰撞安全性。

仿真技术可用来分析、优化汽车的碰撞性能。随着数值碰撞仿真技术的不断发展,寻求更加适用于汽车碰撞安全性仿真优化设计的方法,具有十分重要的工程意义和学术价值。荷兰TNO开发的软件MADYMO是目前最常用的碰撞模拟软件之一,国外的许多汽车公司都采用MADYMO软件进行乘员约束系统性能的评价和优化。

本文将MADYMO进行了消化、吸收,剖析了MADYMO软件的多刚体理论,掌握了利用MADYMO软件建立乘员约束系统模型,研究乘员约束系统保护性能的一般过程。根据某国产轿车的有限元模型,利用MADYMO软件建立了包括安全带、安全气囊、座椅、转向系和内饰件等的正面碰撞乘员约束系统仿真模型和侧面碰撞MADYMO子结构模型,并通过实车碰撞试验验证了模型的正确性。在此基础上,本文运用代理模型技术和优化方法对乘员约束系统进行了仿真优化研究,首先针对正面碰撞乘员约束系统模型,运用Kriging代理模型方法,分别结合可行方向法Commin和多目标遗传算法NSGA-II,对乘员约束系统的多目标优化问题进行研究,得到了较为理想的结果,并对两种优化方法在代理模型中的优化效率做出了比较;然后针对侧面碰撞MADYMO子结构模型

,加入侧面碰撞安全气囊,运用响应表面代理模型方法和可行方向优化方法结合,对侧面碰撞安全气囊参数进行了优化。

结果表明,将代理模型技术和优化算法结合运用于乘员约束系统的优化能够快速、经济、准确地解决乘员约束系统优化难题,这对乘员约束系统的优化设计具有重要的参考价值和借鉴意义。

3.学位论文廖兴涛基于代理模型的汽车碰撞安全性仿真优化研究2006

汽车碰撞安全性是现代汽车工业研究的最关键内容之一。在汽车碰撞安全性的研究中,碰撞仿真技术被广泛采用。仿真技术可用来分析、优化汽车的碰撞性能。随着数值碰撞仿真技术的不断发展,寻求更加适用于汽车碰撞安全性仿真优化设计的方法,具有十分重要的工程意义和学术价值。

为了克服汽车碰撞计算机仿真数值优化中数值分析的不稳定性、不确定性和高度非线性等技术难题,本文采用了代理模型理论和与之相应的优化方法,结合现有商业碰撞仿真分析软件,提出了针对汽车碰撞安全性的优化方法和优化流程。论文首先以薄板碰撞和薄壁直梁件碰撞为检验算例,对代理模型的优化方法和优化流程进行了检验,证明了该方法的可行性和有效性;在此基础上,论文分别选择汽车前端结构的耐撞性、轿车100﹪正面碰撞和

论文研究表明:在汽车碰撞安全性的仿真优化设计中,本文提出的基于代理模型的优化方法和优化流程是十分有效的。依据该方法和流程,选择合

适的代理模型和优化算法,能够快速、经济、准确地解决汽车碰撞安全性优化难题,这对汽车碰撞安全性的优化设计具有重要的参考价值和借鉴意义。

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