20891

۲۰۸۹۱

بهينه‌سازي توپولوژي جاذب انرژي تحت بارگذاري ضربه‌اي عرضي به كمك الگوريتم HCA اصلاح‌شده

دكتري

مهندسي خودرو

۱۳۹۲

۱۳۹۸/۰۳/۲۷

دكتر جواد مرزبان راد

خودرو

‌رفتار غيرخطي مواد و فعل‌وانفعالات پيچيده در برخوردهاي شديد، از چالش هاي طراحي اجزاي خودرو است. با توجه به اهميت جذب انرژي و حفظ ايمني سرنشينان خودروها، ارتقا عملكرد ضربه‌پذيري در بهينه¬سازي، موردي است كه بايد مدنظر قرارگيرد. در اين رساله، روش آتومتاي سلولي تركيبي كه در مسائل ديناميكي كارايي لازم را دارد، به منظور بهينه¬سازي توپولوژي براي بارگذاري ضربه¬اي مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت ارتقا خواص ضربه‌پذيري ، ضمن اصلاح اين روش الگوي جديدي ارائه شده است. با مشخص شدن تئوري حاكم بر مسائل تحت بارگذاري ضربه¬اي، راهكارهايي براي اعمال قيد انرژي كرنش پلاستيك در بهينه‌سازي توپولوژي و يافتن مسير اصلي پيكربندي بارگذاري در تيرسپر خودرو، جهت اصلاح الگوريتم HCA تعريف شده است. هدف از اصلاح الگوريتم بهينه‌سازي توپولوژي توزيع يكنواخت كرنش پلاستيك طي دوره بارگذاري بوده است. در اين خصوص رفتار تمام المان¬ها در كل مدت‌زمان برخورد مورد بررسي قرار مي¬گيرد. براي اولين بار مفهوم شعاع همسايگي متغير تعريف شده كه ضمن جلوگيري از ايجاد مشكل صفحه شطرنجي، جستجوي هوشمندانه‌تري را در الگوريتم اصلاح‌شده آتومتاي سلولي تركيبي نتيجه داده است. اين ايده با كاهش تعداد تكرارهاي بهينه¬سازي، سبب كاربردي‌تر شدن الگوريتم MHCA شده است. اعتبارسنجي اين روش با چندين مدل مختلف انجام شده و خواص جذب انرژي به صورت نموداري مقايسه شده است. همچنين روابط جديدي بر حسب نسبت كسر جرمي نيز حاصل شده است. ضربه¬پذيري در الگوي پيشنهادي نهايي بهبود يافته و جذب انرژي ويژه مدل بهينه شده با كسرجرمي كمتر نسبت به مدل طراحي اوليه، 12% افزايش يافته است.

1398/04/25

Topology Optimization of Energy Absorber under Transverse Impact loading Using Modified Hybrid Cellular Automata (MHCA) Algorithm

6/16/2020 12:00:00 AM

Complex nonlinear behavior of materials is the most important challenges the automotive industry faces today. Due to the energy absorption importance and occupant safety, enhancing the crashworthiness properties in optimization design should be considered. In this thesis, a Hybrid Cellular Automata (HCA) method that is practical in dynamic problems is studied the topology optimization under impact loading. By modifying this method, a new idea is proposed to improve the crashworthiness properties of the optimized model. The solutions are based on applying the plastic strain constraint and finding the main load patch configuration in the vehicle bumper beam sample. The purpose of the modified HCA (MHCA) algorithm is to uniform the plastic strain distribution during the whole collision time. For the first time, the variable neighborhood radius concept has been defined, which, while preventing the checkerboarding problem, has resulted as intelligence searching. Also, this idea, by reducing the total number of optimizations iterations, has made the MHCA algorithm more useful. Validation of this method has been done with several different models and the energy absorption properties have been compared graphically. Also, new relationships are obtained in terms of the mass fraction ratio. Crashworthiness property in the proposed final pattern is improved and the specific absorbed energy is 12% more than the original design model.