陈 剑 杜选福 施斐博

合肥工业大学，合肥，230009

基于加权相对灵敏度的驾驶室结构轻量化

陈 剑 杜选福 施斐博

合肥工业大学，合肥，230009

建立了某卡车驾驶室结构有限元模型，通过实验与数值模态分析的对比验证了模型的准确性。对驾驶室构件直接进行灵敏度分析，通过层次分析法确定约束响应的权重系数，并考虑约束响应可变裕度。在此基础上提出加权相对灵敏度概念并据此确定设计变量及其优化方向。在保证驾驶室主要静动态性能不降低的前提下，优化驾驶室部分构件厚度。优化后的驾驶室质量比优化前减小了8.7%，主要静动态性能均有不同程度的提高,车内低频噪声略有升高。

加权相对灵敏度；模态分析；刚度；轻量化

0 引言

节能与环保是现代汽车设计研究的重点目标之一。研究表明，汽车总质量每减轻10%，燃油消耗量可以降低6%～8%[1]，汽车轻量化设计已成为汽车设计制造的主流方向。

汽车轻量化设计主要通过结构优化、新材料替代以及应用先进制造工艺等方法实现，其中结构优化往往能够以较小的物料成本和对项目投资的影响获得较大的减重收益[2]。基于灵敏度的汽车结构轻量优化方法通过灵敏度分析选择优化变量，约束弯扭刚度和主要低阶模态，以质量或体积最小为目标[3]，或是在此基础上综合考虑碰撞安全性优化减重[4-5]。目前有关驾驶室轻量化设计的研究正朝着多工况、多目标和多学科集成的方向深入[6-8]。

本文以某商用车驾驶室为研究对象，建立驾驶室有限元分析模型，通过实验与数值模态分析结果对比验证了有限元模型的准确性。……