بهینه‌سازی چند هدفه سازه‌ی بدنه یک خودرو برقی کلاس L6e با استفاده از روش MOPSO

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده‌ مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

2 دانشیار، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

10.22044/jsfm.2025.16182.3973

چکیده

چکیده

با توجه به رشد فزاینده تقاضا برای خودروهای برقی، بهینه‌سازی ساختار سازه‌ای آن‌ها به عنوان یک چالش مهندسی مطرح است. در این پژوهش، با هدف دستیابی به طراحی بهینه‌ای از سازه‌ی بدنه خودروی برقی کلاسL6e ، از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات چند هدفه (MOPSO) بهره گرفته شده‌است. در این مسئله بهینه‌سازی، هدف اصلی افزایش سفتی‌های پیچشی و خمشی سازه‌ی بدنه خودرو است. ابعاد تیرهای سازه نیز به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شدند. از آنجایی که مدل کامل سازه بدنه خودرو در کتیا به دلیل تعدد متغیرهای طراحی، به ویژه در اتصالات برای بهینه‌سازی مناسب نبود، ابتدا یک مدل ساده‌سازی شده در نرم‌افزار آباکوس ایجاد شد. این مدل با استفاده از المان‌های تیر و اتصالات صلب ساخته شد، تا فرآیند بهینه‌سازی تسهیل گردد. برای اعتبارسنجی قابلیت اطمینان مدل ساده‌سازی شده، تست‌های پیچش و خمش بر روی مدل ساده‌سازی شده آباکوس و مدل کامل کتیا انجام شد و نشان داد که اختلاف سفتی‌ها کمتر از ۴ درصد است. این نتیجه، قابلیت اطمینان مدل ساده‌سازی شده را برای استفاده در فرآیند بهینه‌سازی کاملاً تأیید کرد .در نهایت، قابلیت اسکریپت‌نویسی آباکوس امکان پارامتریک کردن ابعاد پروفیل‌ها را فراهم آورد، که این امر اتصال خودکار مدل به کد بهینه‌سازی MOPSO در متلب و تولید ساختارهای جدید را ممکن ساخت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که با بهره گیری از بهینه سازی چند هدفه MOPSO می‌توان به طور همزمان به افزایش قابل توجه سفتی پیچشی (32.10 درصد) و خمشی (33.79 درصد) سازه، نسبت به مدل اولیه قبل از بهینه‌سازی، دست یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ahmadi, S. A., Khalkhali, A., Mohammadi, M., & Abasi, M. (2024). Static and dynamic stiffness optimization on the body structure of an electric quadricycle. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 1-26.‏
[2] Tebby, S., Barari, A., & Esmailzadeh, E. (2013). Optimization of vehicle structure considering torsion stiffness using simple structural beam frame-approach. Computer-Aided Design and Applications, 10(3), 413-426.
[3] Danielsson, O., & Cocana, A. G. (2015). Influence of body stiffness on vehicle dynamics characteristics in passenger cars.
[4] Prater Jr, G., Shahhosseini, A. M., Kuo, E. Y., Mehta, P. R., & Furman, V. T. (2005). Finite element concept models for vehicle architecture assessment and optimization. SAE transactions, 1667-1675.
[5] Mundo, D., Hadjit, R., Donders, S., Brughmans, M., Mas, P., & Desmet, W. (2009). Simplified modelling of joints and beam-like structures for BIW optimization in a concept phase of the vehicle design process. Finite Elements in Analysis and Design, 45(6-7), 456-462.
[6] Doke, P., Fard, M., & Jazar, R. (2012). Advanced concept modelling method for automotive structural optimization. In Sustainable Automotive Technologies 2012: Proceedings of the 4th International Conference (pp. 91-96). Springer Berlin Heidelberg.
 
[7] Nguyen, N. L., & Jang, G. W. (2021). Joint modeling using nonrigid cross-sections for beam-based analysis of a car body. Computers & Structures, 257, 106648.
[8] Mundo, D., Donders, S., Hadjit, R., Stigliano, G., Mas, P., & Van der Auweraer, H. (2010, April). Concept modelling of automotive beams, joints and panels. In Proceedings of the 3rd WSEAS international conference on Finite differences-finite elements-finite volumes-boundary elements (pp. 28-33).
[9] Xiong, F., Zou, X., Zhang, Z., & Shi, X. (2020). A systematic approach for multi-objective lightweight and stiffness optimization of a car body. Structural and Multidisciplinary Optimization, 62, 3229-3248.
[10] Lotfi, M., & Masoumi, A. (2024). Multi-objective crashworthiness optimization for a newly developed 3D re-entrant auxetic structure using response surface method and MOPSO algorithm. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: J. Automobile Engineering, 09544070231221015.
[11] Khalkhali, A., Mostafapour, M., Tabatabaie, S. M., & Ansari, B. (2016). Multi-objective crashworthiness optimization of perforated square tubes using modified NSGAII and MOPSO. Structural and Multidisciplinary Optimization, 54, 45-61.
[12] Rezaee, M., Ghasemi, S. H., & Rezaee, M. (2020). Dual Target Optimization of Two-Dimensional Truss Using Cost Efficiency and Structural Reliability Sufficiency. J. of Soft Computing in Civil Engineering.