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《車身結(jié)構(gòu)耐撞性設(shè)計(jì)參數(shù)的全局靈敏度分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、車身結(jié)構(gòu)耐撞性設(shè)計(jì)參數(shù)的全局靈敏度分析馮慧敏(上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，上海201804)潘鋒(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200240)【摘要】為準(zhǔn)確評(píng)估汽車碰撞等非線性問題中設(shè)計(jì)參數(shù)的敏感度，提出了基于響應(yīng)面和Sobol法的全局靈敏度分析策略。以某款轎車車頂壓潰為例，以車身上部零件為研究對(duì)象，應(yīng)用多項(xiàng)式響應(yīng)面建立設(shè)計(jì)變量與車頂強(qiáng)度的近似模型并開展靈敏度分析，甄別對(duì)車頂強(qiáng)度影響較大的關(guān)鍵變量?！続bstract】Amethodologyofglobalsensitivityanalysis(GSA)isbroughtforwardbasedonre-sp
2、onsesurfacemethod(RSM)andSobol~methodtoevaluatethecontributionofdesignparametersforvehiclenonlinearcrashproblem．Theproposedmethodologyisappliedtoidentifytheimportantparam·etersthatinfluencetheroofstrengthintheeventofroofcrushwhereupperbodystructuresareselectedasdesignvariables．【主題詞】碰撞車身結(jié)構(gòu)
3、靈敏度分析轎車車身結(jié)構(gòu)耐撞性設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的范圍可擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)域，參數(shù)變化允許不同且多學(xué)科、多約束優(yōu)化問題，必須滿足多種不同形式可以同時(shí)變動(dòng)，能夠分析參數(shù)的主效應(yīng)(一階靈敏的碰撞法規(guī)要求，其設(shè)計(jì)參數(shù)遍及整個(gè)車身結(jié)構(gòu)。度)、全效應(yīng)(總靈敏度)以及多個(gè)參數(shù)的交互效很有必要開展靈敏度分析識(shí)別影響各結(jié)構(gòu)性能的應(yīng)，非常適用于非線性、非單調(diào)系統(tǒng)的靈敏度分關(guān)鍵參數(shù)，簡(jiǎn)化優(yōu)化模型，提高優(yōu)化效率。靈敏度析。但基于Sobol法的靈敏度分析需要進(jìn)行大量分析分為局部和全局靈敏度分析。局部靈敏度分取樣，而實(shí)際工程問題大多數(shù)為黑箱(Block-Box)析，如微分法、差分法、攝動(dòng)法等，只檢驗(yàn)單個(gè)
4、參數(shù)問題，目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量的關(guān)系很難用一個(gè)明的變化對(duì)模型響應(yīng)的影響，對(duì)于非線性問題很難確的數(shù)學(xué)表達(dá)式來描述J。如汽車碰撞等，采用有效地提供分析結(jié)果，且得到的只是局部梯度信有限元仿真進(jìn)行大量取樣開展靈敏度分析幾乎難息，不能準(zhǔn)確反映系統(tǒng)特征¨』。全局靈敏度分析，以實(shí)現(xiàn)。目前，響應(yīng)面法代替有限元仿真預(yù)測(cè)或包括回歸分析法、方差分析法和Sobol法等。目前擬合結(jié)構(gòu)性能響應(yīng)是研究的前沿和熱點(diǎn)。本文基回歸分析和方差分析在結(jié)構(gòu)耐撞性設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)于響應(yīng)面和Sobol法開展面向結(jié)構(gòu)耐撞性設(shè)計(jì)強(qiáng)用最為廣泛。但汽車碰撞等問題具有強(qiáng)非線性、非線性問題的全局靈敏度分析，識(shí)別關(guān)鍵參數(shù)，指非疊加或非單
5、調(diào)等特點(diǎn)，使用上述兩種方法得到導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)變量的合理選取，簡(jiǎn)化優(yōu)化規(guī)的靈敏度分析結(jié)論的準(zhǔn)確性和可靠性難以保模以減少計(jì)算成本。證。Sobol法是基于方差的全局靈敏度分析方1全局靈敏度分析策略法，通過計(jì)算單個(gè)參數(shù)以及多個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)方差的貢獻(xiàn)評(píng)估各參數(shù)的敏感性，各參數(shù)的變化基于響應(yīng)面和Sobol法的全局靈敏度分析流收稿日期：2010一Ol一21上海汽車2010．06·47·程如圖1所示。試驗(yàn)設(shè)計(jì)是構(gòu)建響應(yīng)面模型的數(shù)之間的作用對(duì)模型結(jié)果的影響程度：必要環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)中廣泛采用拉丁超立D：．,--L$dx—dx‘(7)方設(shè)計(jì)。為使樣本點(diǎn)盡可能均勻的分布在設(shè)計(jì)所有參數(shù)對(duì)
6、模型結(jié)果的影響程度用總方差表空間內(nèi)，采用基于Morris．Mitchell準(zhǔn)則的最優(yōu)拉示：丁超立方進(jìn)行采樣并計(jì)算樣本點(diǎn)的響應(yīng)值；利用D=()dx-A(8)響應(yīng)面技術(shù)擬合系統(tǒng)輸入與輸出間的函數(shù)關(guān)系，式(6)和(7)可以通過蒙特卡羅積分法求得。為基于Sobol法的靈敏度分析提供有效的近似模對(duì)式(1)兩邊平方再積分可得：型PPD=∑∑(9)試驗(yàn)設(shè)計(jì)(最優(yōu)拉丁超立方)對(duì)式(8)各項(xiàng)歸一化，并令：l數(shù)值仿真(樣本點(diǎn))Dq．．s：is(1。)I．構(gòu)造響應(yīng)面模型J即可獲得模型單個(gè)參數(shù)及參數(shù)間交互作用的全局靈敏度分析(Sobol法)靈敏度。一階靈敏度S反映單個(gè)參數(shù)的變化對(duì)模圖l全局靈敏度
7、分析流程圖型的影響，而總靈敏度s。不僅反映了該參數(shù)單獨(dú)的變化，還反映了與其它參數(shù)的交互作用對(duì)模型1．1響應(yīng)面法的影響。多項(xiàng)式響應(yīng)面是一種應(yīng)用最廣的近似模型，．s=∑．s㈤(11)其二階多項(xiàng)式模型為nn一1n其中：．s?指所有包含參數(shù)i的靈敏度。)=盧。+∑盧+∑∑盧(1)其中n是自變量總數(shù)，，，盧為多項(xiàng)式2車身結(jié)構(gòu)耐撞性設(shè)計(jì)的參數(shù)識(shí)別的待定系數(shù)，一般通過最小二乘法得到。1．2Sobol法以轎車車頂壓潰為例，基于響應(yīng)面和Sobol法Sobol法的核心思想是將模型f()分解為單進(jìn)行全局靈敏度分析，識(shí)別影響車頂強(qiáng)度的關(guān)鍵個(gè)參數(shù)及參數(shù)
