(19)中华 人民共和国 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 202111187623.0 (22)申请日 2021.10.12 (71)申请人 合肥工业大 学智能制造技 术研究院 地址 230051 安徽省合肥市包河区花园大 道369号 (72)发明人 李书华　吴钇陶　吴宗扬　吴勃夫　 汪永嘉　张代胜　 (74)专利代理 机构 深圳众邦专利代理有限公司 44545 代理人 李茂松 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于NSGA- Ⅱ的一体式铝合金精密铸造 防撞梁结构优化方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于NSGA ‑Ⅱ的一体式铝 合金精密铸 造防撞梁结构 优化方法， 属于防撞梁 建模和结构优化技术领域， 包括： 最优拉丁超立 方设计方法选取样本点进行响应面近似模型的 构建； 运用NSGA ‑II算法对质量和比吸能进行确 定性优化； 对确定性优化解进行基于可靠性的6 σ质量分析和优化。 本发明仅针对铝合金精密铸 造防撞梁总成的各部分厚度参数进行优化， 通过 基于NSGA ‑II的确定性优化与基于6σ的可靠性 优化， 提高了防撞梁的耐撞性与可靠性， 并实现 了轻量化。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 113901586 A 2022.01.07 CN 113901586 A 1.一种基于NSGA ‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法， 其特征在于， 包括 如下步骤： 步骤1： 在三维软件中建立防撞梁的几何模型； 步骤2： 在有限元 软件中建立 正面碰撞有限元模型， 通过LS ‑DYNA软件进行求 解； 步骤3： 通过最优拉丁超立方设计方法采取样本点构建峰值碰撞力、 最大纵向位移、 比 吸能及质量高精度响应面近似 模型； 步骤4： 以最大纵向位移、 峰值碰撞力为约束条件， 以防撞梁的厚度为设计变量， 采用 NSGA‑Ⅱ算法对比吸能和质量进行确定性优化； 步骤5： 根据步骤4求解的确定性优化解， 考虑不确定性因素影响， 对其约束条件进行基 于可靠性的6σ质量分析； 步骤6： 对步骤5质量分析 结果中不满足可靠性要求的约束条件进行6σ质量优化。 2.基于权利要求1所述的基于NSGA ‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法， 其特征在于， 所述 步骤3中的响应面模型如下： 最大纵向位移Lmax的响应面模型为： Lmax＝77.167  4‑2.578 0T1‑2.947 7T2‑3.796 1T3‑0.753 2T4+0.285 1T12+0.340 1T22+ 0.433 5T32+0.071 1T42‑0.023 4T1T2‑0.343 8T1T3‑0.122 1T1T4‑0.158 0T2T3+0.055 3T2T4+ 0.076 8T3T4 峰值碰撞力Fpeak的响应面模型为： Fpeak＝50.771  4‑1.211 7T1‑6.649 1T2‑0.470 8T3+1.393 5T4‑0.629 0T12+0.068  8T22‑0.627 2T32‑0.208 5T42+0.847 1T1T2+0.793 0T1T3+0.137 6T1T4+0.763 6T2T3‑0.189  1T2T4+0.123 0T3T4 比吸能SEA的响应面模型为： SEA＝272.836  7‑14.064 5T1‑15.315 9T2‑11.928 8T3‑0.763 9T4‑1.345 0T12+0.016  9T22‑0.507 6T32‑0.383 1T42+1.389 0T1T2+1.095 2T1T3+0.122 0T1T4+0.929 6T2T3+0.226  6T2T4+0.296 9T3T4 质量M的响应面模型为： M＝0.095  4+0.646 0T1+0.199 6T2+0.269 6T3+0.047 0T4‑3.843 7T12‑1.355 9T22+ 6.613 0T32‑3.745 8T42+5.714 1T1T2+1.606 6T1T3+0.000 1T1T4+9.151 9T2T3‑0.000 1T2T4‑ 1.249 7T3T4 其中： T1～T4分别指防撞梁的厚度， 纵向加强筋的厚度， 吸能盒的厚度和横向加强筋的 厚度。 3.基于权利要求1所述的基于NSGA ‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法， 其特征在于， 所述 步骤4中的多目标优化数 学模型为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113901586 A 2其中： SEA为比吸能， M为防撞梁质量， Fpeak为峰值碰撞力， Lmax为最大纵向位移， T1～T4分 别指防撞梁的厚度， 纵向加强筋的厚度， 吸能盒的厚度和横向加强筋的厚度。 4.基于权利要求1所述的基于NSGA ‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法， 其特征在于， 所述 步骤5中6σ质量分析 数学模型如下： μ[T1]＝3.75， σ [T1]＝1％* μ[T1] μ[T2]＝3.85， σ [T2]＝1％* μ[T2] μ[T3]＝4.55， σ [T3]＝1％* μ[T3] μ[T4]＝3.50， σ [T4]＝1％* μ[T4] s.t.Fpeak≤42120N Lmax≤46.53mm 其中： SEA为比吸能， M为防撞梁质量， Fpeak为峰值碰撞力， Lmax为最大纵向位移， T1～T4分 别指防撞梁的厚度， 纵向加强筋的厚度， 吸能盒的厚度和横向加强筋的厚度， μ和σ 分别为正 态分布的均值和方差 。 5.基于权利要求1所述的基于NSGA ‑Ⅱ的一体式铝合金精密铸造防撞梁结构优化方法， 其特征在于， 该优化方案是将NSGA ‑Ⅱ的确定性设计与基于6σ质量分析和优化的可靠性设 计相结合。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113901586 A 3