1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的增強(qiáng),各國的汽車工業(yè)取得迅猛發(fā)展,尤其中國的汽車市場發(fā)展態(tài)勢強(qiáng)勁。然而,與之而來的能源與環(huán)境問題變得越來越嚴(yán)峻。立足于長遠(yuǎn)的可持續(xù)發(fā)展,國際上要求節(jié)能環(huán)保的呼聲日益高漲,給汽車工業(yè)帶來前所未有的壓力。汽車輕量化作為節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境與改善車輛性能的有效途徑,已成為世界汽車工業(yè)發(fā)展的潮流。中國作為世界第一大汽車產(chǎn)銷國,汽車輕量化已成為我國汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要課題。
　　汽車輕量化并非簡單地減輕汽

2、車重量,汽車輕量化是要在確保汽車各項性能基本不受影響且盡量不增加制造成本的前提下,通過綜合運(yùn)用各種技術(shù),最大限度地減少汽車重量,以實現(xiàn)節(jié)能減排和改善車輛性能的綜合目標(biāo)。目前,輕量化技術(shù)主要集中于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、采用新型輕量化材料替換傳統(tǒng)材料(如鋁合金、鎂合金、復(fù)合材料等低密度輕質(zhì)材料或高強(qiáng)度鋼)及使用新工藝。相比較而言,采用輕量化材料替換效果更顯著。
　　本文以某款乘用車的發(fā)動機(jī)罩作為研究對象,首先建立了針對發(fā)動機(jī)罩常見五種使用工況

3、下(即正向彎曲工況、側(cè)向彎曲工況、扭轉(zhuǎn)工況、抗凹工況和自由模態(tài))的CAE模型,然后提交給RADIOSS求解器進(jìn)行求解,獲得發(fā)動機(jī)罩的CAE分析結(jié)果,為下文即將進(jìn)行的輕量化設(shè)計建立參考標(biāo)準(zhǔn)。其次,通過了解目前發(fā)動機(jī)罩輕量化材料替換研究的現(xiàn)狀,確定了外鋁內(nèi)鋼、全鋁合金、鎂合金和夾層鋼板四種材料替換方案。為充分利用材料性能、降低成本,制定了針對以上五種使用工況下,基于質(zhì)量目標(biāo)和位移、模態(tài)頻率約束的尺寸優(yōu)化方案。通過應(yīng)用優(yōu)化工具OPTISTRU

4、CT對發(fā)動機(jī)罩進(jìn)行針對四種材料替換方案的尺寸優(yōu)化,在保證發(fā)動機(jī)罩性能改善的條件下,確定不同材料替換方案相應(yīng)的最優(yōu)板厚,從而實現(xiàn)輕量化設(shè)計。最后,引入一種基于綜合滿意度的方案優(yōu)選方法,將定性的評價問題定量化,以便更合理地衡量和評價各個輕量化方案的優(yōu)劣。該優(yōu)選方法是在發(fā)動機(jī)罩結(jié)構(gòu)性能分析的基礎(chǔ)上,綜合考慮發(fā)動機(jī)罩的質(zhì)量和成本因素,估測各個考慮因素對方案優(yōu)選的權(quán)重,對各個優(yōu)化方案進(jìn)行基于綜合滿意度的綜合評價,然后對各個優(yōu)化方案的綜合滿意度值進(jìn)