автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Метод автоматизированного проектирования ударопрочных автомобильных конструкций

На правах рукописи

Овчинников Валерий Александрович 003058398

Метод автоматизированного проектирования ударопрочных автомобильных конструкций.

Специальность 05 13 12 - системы автоматизации проектирования Специальность 05 05 03 - колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д т н , профессор Норенков И П

Москва - 2007 г

Работа выполнена на кафедре систем автоматизированного проектирования Московского Государственного Технического Университета им НЭ Баумана

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Норенков И П

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Павлов В В

кандидат технических наук, доцент Смирнов А А

Ведущая организация НТЦ ОАО АВТОВАЗ

Защита диссертации состоится «31» мая 2007 года на заседании диссертационного совета Д 212141 10 в Московском государственном техническом университете имени Н Э Баумана по адресу 107005, г Москва, 2-я Бауманская ул, д 5 в 1630

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим выслагь по указанному адресу

Автореферат разослан «_»_2007 г

Ученый секретарь

Диссертационного совета, к т н , доцент

С Р Иванов

Подписано к печати «¿3» 04 2007 г Объем 1 п л Тираж 100 экз Заказ № 240 Типография МГТУ им НЭ Баумана

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время при проектировании легкового автомобиля особое внимание уделяется безопасности Совремешше требования по пассивной безопасности к автомобилю заставляют инженеров искать новые конструкции, которые обеспечивали бы максимальную защиту пассажиров и водителя Наиболее сложной и показательной задачей создания безопасной конструкции автомобиля является задача проектирования безопасного кузова для условий фронтального столкновения, поскольку именно фронтальное столкновение является наиболее тяжелым и в то же время наиболее частым видом ДТП

Разработка безопасного кузова должна быть основана на оптимизационных методах, позволяющих значительно снизить число материальных прототипов, подвергающихся разрушению при краш-тестах

Разрабатываемые оптимизационные методы должны быть ориентированы на синтез структуры каркаса безопасного салона и каркаса передней части автомобиля Назначение каркаса салона (капсулы) -защитить пассажиров, выдержать большую ударную нагрузку и деформироваться лишь в пределах допустимых значений Назначение каркаса передней части кузова - поглощение максимального количества кинетической энергии При этом требуется значительно снизить нагрузку на капсулу, распределить ее таким образом, чтобы деформации капсулы были бы минимальны Чем больше передняя часть поглотит энергии, тем меньшая энергия удара будет действовать па капсулу

Для решения проблемы проектирования структуры каркаса салона в настоящее время применяются различные топологические методы, поскольку возможно свести эту задачу к линейному случаю, для которого топологические методы хорошо развиты

Для решения проблем проектирования передней части кузова применяются параметрические методы, которые позволяют определять лишь размерные параметры и локальное изменение формы отдельных деталей Методы структурного синтеза передней части кузова автомобиля на данный момент находятся в стадии научных исследований Основными направлениями этих исследований являются топологические методы и методы, основанные на эволюционных алгоритмах

В связи с этим проблема создания методов и программных средств проектирования безопасного кузова автомобиля и, в первую очередь, методов структурного синтеза передней части кузова автомобиля является актуальной проблемой

Можно выделить работы в области пассивной безопасности и прочности автотранспортных средств таких авторов, как В 3 Власов,

Д Б Гельфгат, Н Ф Бочаров, JIН Орлов, В Н Зузов, Б А Афанасьев, С А Курдюк

Исследования N Kikuchi и М Bendsoe позволили создгяъ топологические методы для решения линейных задач статики и динамики Данные методы успешно применяются в промышленности

В последнее время внимание исследователей обращено на эволюционные методы, основы которых заложены в трудах J Holland, D Goldberg, M Dongo, J Koza и др Среди отечественных авторов можно выделить труды А А Букатовой, Д И Батищева, В М Курейчика, ИПНоренкова Известны примеры успешного применения эволюционных методов для решения отдельных сложных задач проектирования и логистики

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка методов структурного синтеза ударопрочной конструкции каркаса автомобиля Достижение этой цели в диссертации осуществляется на основе применения эволюционных алгоритмов и решения следующих задач

1 Разработка и обоснование генетического метода синтеза ударопрочных автомобильных конструкций,

2 Разработка метода представления проектных решений (метода кодирования хромосом),

3 Разработка генетических операторов мутации и кроссовера применительно к предлагаемому представлению хромосом,

4 Разработка программного комплекса для оптимизации конструкции автомобиля на базе предлагаемого метода синтеза,

5 Практическая апробация метода для решения задачи оптимизации кузова автомобиля

Методы исследования

В работе используются методология генетических алгоритмов и эволюционного моделирования, методы математического моделирования для ударных задач

Научная новизна работы

1 Предложен метод синтеза ударопрочной конструкции автомобиля на основе генетического алгоритма,

2 Предложен метод кодирования хромосомы для представления структуры и параметров конструкции,

3 Предложены операторы генетического алгоритма, учитывающие особенности предложенного способа кодирования хромосомы,

4 Исследована эффективность метода для различных способов свертки

векторных критериев оптимальности

Практическая значимость работы

Результаты работы могут найти применение при проектировании каркаса кузовов легковых автомобилей Предложенный метод может использоваться при выборе оптимальной структуры каркаса для сокращения сроков процесса проектирования

Реализация результатов работы

Результаты работы в виде программного комплекса структурной оптимизации были внедрены в процесс проектирования автомобиля НТЦ ОАО АВТОВАЗ Программный комплекс использован для оптимизации каркаса кузова автомобиля BA3-2123

Основные положения, выносимые на защиту

1 Метод синтеза ударопрочных конструкций, основанный на генетическом поиске оптимальных решений с оценкой целевых функций с помощью метода конечных элементов,

2 Метод представления проектных решений (метод кодирования хромосом) в виде последовательности команд, осуществляющих синтез конструкции,

3 Алгоритмы реализации генетических операторов кроссовера и мутации применительно к генам, отображающим как типы команд, так и параметры команд

Апробация результатов работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на конференциях

• Международная конференция «Образование через науку» Москва, 1719 мая 2005г

• Шестая конференции пользователей программного обеспечения CAD-

FEM GmbH Москва, 20-21 апреля 2006 г

• Конференции STAR - 2006, Нижний Новгород, 4-6 апреля 2006 г

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах [1,2, 3,4, 5]

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения, содержащего результаты виртуального эксперимента и акта внедрения

результатов работы, списка использованных источников Объем диссертации

122 страниц, 58 рисунков, 11 таблиц и списка литературы из 75

наименований В приложение вынесены 4 таблицы, 9 рисунков с

результатами моделирования и акт об использовании и внедрении

результатов диссертационной работы

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи

исследования, изложена научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе рассмотрены особенности процессов, происходящих

во время удара Изложена полуэмпирическая теория удара Рассмотрены

элементы теории пластичности

Анализ состояния проблемы автоматизированного синтеза кузова

автомобиля, показал, что применяемые в настоящее время методы являются

методами параметрической оптимизации, в частности, к ним относшся

популярный метод аппроксимации (RSM - Response Surface Methodology),

его модификация - метод SRSM (Successive Response Surface Methodology)

и метод оптимизации формы силового элемента Для аппроксимации

целевой функции часто используют нейронные сети Однако эти методы не

предназначены для структурного синтеза конструкций

На основании проведенного анализа сделан вывод о необходимости

разработки новых методов и алгоритмов, направленных на структурный

синтез кузова автомобиля с учетом требований по фронтальному удару

Во второй главе сформулирована постановка задачи синтеза

ударопрочной конструкции

Задача синтеза передней части кузова формулируется следующим

образом Требуется улучшить уже созданную конструкцию с помощью

усиления каркаса дополнительными силовыми элементами При этом масса

дополнительных силовых элементов должна быть меньше максимально

допустимой массы Нагрузка на каркас салона в течение удара должна быть

меньше, чем максимально допустимая нагрузка

mm £,син(?кон, Э),

ЭеХ

F< F

' ' MI)

т < тжл„

где ¿"ктХ'кон, Э) - кинетическая энергия конструкции в конечный момент расчетного времени tIOT,

Э - множество дополнительных силовых элементов Э,={G„M,}, X - множество силовых элементов, которые можно разместить в рабочем пространстве передней части автомобиля,

F - нагрузка на салон от передней части конструкции во время

удара,

" критическая нагрузка на салон от передней части конструкции во время удара,

т,, - суммарная масса дополнительных силовых элементов,

- максимально допустимая масса дополнительных силовых элементов

Э, - 1-й дополнительный силовой элемент,

в, - параметры сечения и расположения 1-го дополнительного силового элемента,

М, - тип материала 1-го дополнительного силового элемента Салон не должен разрушаться при ударе и допускать уменьшение жизненного пространства Если деформации каркаса салона малы по сравнению с деформациями передней части кузова, то в упрощенной постановке ими можно пренебречь В этом случае салон можно моделировать материальной точкой А (с массой и моментом инерции), связанной с передней частью жесткими связями

Тогда, следуя закону F = та, ограничение по максимальной нагрузке можно заменить на ограничение по максимальному ускорению материальной точки

ал(0<«™

где ал (0 - ускорение точки А во время удара,

в„ - максимально допустимое ускорение точки А во время удара При этом в качестве критерия оптимизации можно использовать скорость материальной точки А Теперь задачу оптимизации можно переформулировать следующим образом

тш Г(гКШ1, Э), Э е X

аА(с)<атлх, ггКт-пы,

где V (гкон, Э) - скорость капсулы (точки А) в конечный момент расчетного времени ^

Для решения задачи в данной постановке применимы генетические алгоритмы Однако высокая трудоемкость генетических алгоритмов заставляет искать такие сочетания генетических операторов кроссовера и мутации и такие стратегии селекции, которые обеспечивали бы приемлемые вычислительные затраты Результатом анализа сочетаний генетических операторов стал выбор в качестве базового генетического алгоритма Б1еас1у81а1е

Синтез заключается в добавлении в конструкцию новых элементов и их размещении в допустимой области, под которой понимается рабочее пространство передней части кузова после вычета запрещенных областей

Запрещенные области соответствуют пространству, в котором уже размещены какие-либо элементы конструкции

В предлагаемой модели синтеза расположение элементов конструкции определяется узлами - точками, расположенными в допустимой области Все узлы нумеруются Узлы разделяются на два типа свободные и граничные Граничные узлы находятся на границе допустимого пространства, на уже заданных конструктивных элементах Свободные узлы располагаются в допустимой области и не привязаны ни к чему Все узлы имеют порядковый номер и три координаты (х, у, т)

Хромосома, т е закодированное проектное решение, состоит из набора команд, формирующих структуру кузова Каждая команда включает следующие поля

• Тип,

• Параметр 1,

• Параметр 2,

• Параметр 3,

• Параметр 4

1 Тип Параметр 1 Параметр 2 Параметр 3 Параметр 4

N Тип Параметр 1 Параметр 2 Параметр 3 Параметр 4

Рис 1 Структура хромосомы Число команд фиксировано, т е хромосома имеет неизменную длину При этом _|-й команде в хромосоме соответствует^й элемент в структуре

Поле Тип определяет, какого типа элемент будет добавлен в структуру Поля Параметр 1, Параметр 2, Параметр 3, Параметр 4 определяют такие параметры элементов, как номера узлов, вид поперечного сечения, материал

Предлагаемый метод позволяет использовать многоузловые элементы, которые могут крепиться к конструкции в нескольких местах

Самым простым элементом является двухузловой короб Короб характеризуется двумя параметрами номером сечения и номером материала Конкретные значения размеров и свойств выбираются из таблиц

Примерами более сложных элементов являются треугольная пластина, прямоугольная пластина, тетраэдр и тд В данной работе рассматривается синтез структуры коробов (основных сечений) силового каркаса

Предложены команды, которые формируют структуру кузова Примеры команд

• NOP - нет операции Команда ничего не делает,

• Add B1 В2 - Добавить короб к граничному узлу В1 и к граничному узлу В2

Параметры Bl, В2 определяются Параметром I и Параметром 2 команды Для всех команд Параметр 3 - номер сечения, Параметр 4 - номер материала

Кроме этого, для выполнения параметрической оптимизации возможна дополнительная команда, которая применяется только к уже существующим деталям конструкции

SetSize Е, S - установить размер (толщину элемента) детали Е, равным S (S - номер размера)

Такой набор команд позволяет совместить параметрическую и структурную оптимизацию

На основании свойств сечения генерируется конечно-элементная модель силового элемента При генерации учитывается минимально допустимый размер конечного элемента в целях сохранения времени расчета в приемлемых пределах Конечно-элементная модель силового элемента включается в конечно-элементную модель каркаса После генерации конечно-элементной модели рассчитывается ее масса с учетом характеристик материала и геометрии элементов

Расчет производится каким-либо внешним решателем, позволяющим моделировать быстротекущие нелинейные процессы В настоящее время активно используются решатели такие, как LS-Dyna, PAM-Crash, Dytran и др В ходе решения определяются такие выходные параметры, как ускорения, скорости, перемещения, усилия, энергии

Таким образом, необходимо минимизировать скорость капсулы в конечный момент расчетного времени с учетом двух ограничений - на максимальное ускорение и дополнительную массу Генетический алгоритм является методом безусловной оптимизации, поэтому необходимо каким-либо образом учитывать ограничения Для сведения проблемы к однокритериальной задаче безусловной оптимизации предлагается использовать методы свертки

Введем обозначения степеней выполнения ограничений - по максимальному ускорению s,

где аГ - максимальное ускорение на интервале времени от 0 до г, - по максимальной массе .?2

Обозначим оценку критерия конечной скорости

5 - КО-у„0„

где \<(1кгт) - скорость в момент времени

Ком " номинальная скорость, т е скорость, которой необходимо достичь в ходе оптимизации

Тогда можно записать выражения для методов свертки Аддитивный метод свертки Ф = 0,5, + (В252 + ¿Уз , где ш^шз,ю3 - весовые коэффициенты Минимаксный метод свертки Ф =хшпшах(51)

Параметрический метод свертки основан на следующем факле конечная скорость будет тем меньше, чем больше интеграл ускорения (по абсолютной величине) Интеграл ускорения достигнет максимума, если ускорение равно максимально допустимому ускорению на всем интервале Соответственно необходимо, чтобы ускорение было как можно ближе к максимально допустимому ускорению Чтобы учитывалось ограничение по массе, необходимо добавить штрафную функцию по массе

Результаты сравнения методов свертки по их эффективности приведены в третьей главе

Рассмотрены классические операторы кроссовера и мутации применительно к предлагаемому способу кодирования хромосомы

Оператор классической мутации для хромосомы случайным образом выбирает команду и заменяет ее случайным выбором из множества допустимых команд В данном операторе изменяется одновременно и тип команды, и ее параметры Задача оператора - это поиск новых областей

Оператор классического кроссовера представляет собой процесс случайного обмена списком команд для пар хромосом Случайным образом определяется точка внутри хромосомы, в которой обе хромосомы делятся на две части и обмениваются ими Так как ген является командой, то при выполнении кроссовера происходит обмен командами В методе применяется

одноточечный кроссовер Задача оператора - это обмен генетическими материалами между хромосомами

Предложен генетический оператор мутации типа команд Оператор мутации типа команды позволяет изменять тип команды, сохраняя при этом параметры - узлы и параметры геометрии и материала Задача оператора — это поиск нужного набора команд для формирования структуры Оператор мутации выполняется по следующему алгоритму Дано Родительская хромосома

nMut = Вероятность мутации команд *Длина_хромосомы, Если nMut < 1 то

Цикл i по всем генам хромосомы

Если RandomQ>-Вероятность мутации_команд то Процедура генерации команды, Ген i заменяется на сгенерированную команду, Конец цикла Иначе

Цикл ют 1 до nMut

N Random Q * Длина хромосомы. Процедура генерации команды, Ген N заменяется на сгенерированную команду, Конец цикла

Где Процедура генерации команды определяется следующим алгоритмом

Цикл пока не будет сгенерирована корректная команда Случайная генерация типа команды,

Если тип команды является добавлением элемента, то проверка на допустимость данного элемента,

Если тип команды - «изменение толщины элемента», то проверка на допустимость команды для данных параметров, Если данная команда допустима, то выход из цикла, Конец цикла

Результат измененная хромосома

Предложен генетический оператор мутации узлов Оператор мутации узлов позволяет изменять параметры команды, сохраняя при этом тип команды В случае команды добавления элементов изменяются узлы команды В случае команды изменения толщины элементов изменяются толщины Задача оператора - это параметрическая оптимизация для текущего набора команд Оператор мутации выполняется по следующему алгоритму

Дано Родительская хромосома

nMut = Вероятностьмутацииузлов * Длина хромосомы,

Если nMut < 1 то

Цикл i по всем генам хромосомы

Если Random()> =Вероятность мутации_узлов то Процедура генерации команды, Ген i заменяется на сгенерированную команду, Конец цикла Иначе

Цикл ют 1 до nMut

N = Random () * Длинахромосомы, Процедура генерации команды, Ген N заменяется на сгенерированную команду, Конец цикла

Где Процедура генерации команды определяется следующим алгоритмом

Цикл пока не будет сгенерирована корректная команда Если Random()>=0 5 то

Если тип комнды - «добавление элемента», то случайным образом сгенерировать узлы и параметры элемента, Если тип комнды — «изменение толщины элемента», то случайнм образом сгенерироавтъ новую толщину элемента.

Если тип команды является «добавлением элемента », то проверка на допустимость данного элемента, Если тип команды является «изменение толщины элемента», то проверка на допустимость команды для данных параметров. Если данная команда допустима, то выход из цикла, Конец цикла

Результат измененная хромосома

При размещении элементов должны выполняться три геометрических ограничения

• Все элементы должны находиться в рабочей зоне,

• Не должно быть элементов в запрещенных зонах,

• Элементы не должны пересекаться с конечными элементами модели Рабочей зоной называется параллелепипед, который ограничивает все

пространство, в котором возможно нахождение элементов Запрещенной зоной называется параллелепипед, который может находиться полностью или частично в рабочей зоне, элементы не должны пересекать запрещенной зоны Запрещенные зоны нужны для учета каких-либо дополнительных условий, таких как

• Учет геометрии, не представленной в конечно-элементной модели

• Учет условий компоновки

• Учет условий доступа (необходимость открытого пространства)

• Учет жизненного пространства и др

Запрещенных зон может быть несколько Запрещенная зона задается координатами двух вершин параллелепипеда Стороны параллелепипеда ориентированны вдоль осей системы координат, также как и для рабочей зоны

Разность между рабочей зоной и запрещенными зонами называется допустимым пространством, в котором размещаются все элементы и свободные узлы Необходимо проверять условие нахождения элемента в допустимом пространстве Если элемент заходит в запретную зону, то он не учитывается в структуре

Для быстрого определения пересечения добавляемых элементов с конечно-элементной моделью предлагается алгоритм разбиения пространства на блоки Все конечные элементы сортируются по блокам перед началом расчета В процессе генерации структуры определяется, с какими блоками пересекается элемент и проверяется, нет ли пересечения добавляемого элемента с конечными элементами этих блоков

В третьей главе описаны результаты численного эксперимента Проведен численный эксперимент синтеза кузова автомобиля BA3-2123 для конечно-элементной модели высокой размерности Проведен анализ найденного решения и работы алгоритма Создана программная реализация алгоритма

Для проведения численных экспериментов по поиску оптимальных параметров алгоритма синтеза и оптимизации кузова автомобиля был разработан программный пакет CRASHOPT на языке С++

Для реализации генетического алгоритма использовалась библиотека GALib, реализующей генетические алгоритмы на языке С++ Для расчетов целевой функции применяется решатель LS-Dyna v 9 7 и MSC NAS TRAN

Эксперимент производился в рамках совместной работы с НТЦ ОАО АВТОВАЗ в условиях - фронтальный удар на скорости 64 км/ч в жесткий барьер с 40% перекрытием Целью работы была оптимизация прототипа автомобиля BA3-2123 В рамках работы выполнялась оптимизация каркаса передней части автомобиля и каркаса салона автомобиля

В качестве исходной конечно-элементной модели была взята модель прототипа автомобиля BA3-2123 Конечно-элементная модель предоставлена АВТОВАЗом в рамках проводимых работ Модель была верифицирована по результатам натурных экспериментов и сертифицировали специалистами компании Opel

Было проведено три эксперимента • с аддитивным критерием,

• с минимаксным критерием,

• с параметрическим критерием

В таблице 1 показаны результаты моделирования исходного варианта и полученных оптимальных вариантов

Таблица 1.

Результаты экспериментов с коробами_

Исходная структура Аддитивный метод Минимаксный метод Параметрический метод

аГ*°(1т»с) 100 м/с2 99 6 м/с2 98 5 м/с2 165 3 м/с2

0кг -4 16 кг 14 38 кг 13 248 кг

"А О™.) 16 5 м/с 16 238 м/с 16 036 м/с 15 672 м/с

ЕА (1 ) кия \ нач / 190 кДж 190 кДж 190 кДж 190 кДж

^ Ш ('ш! ) 163 кДж 158 кДж 154 кДж 147 кДж

^тт'тч 0 г:н ) 27 кДж 32 кДж 36 кДж 43 кДж

^поглОкон)/^поглбаз Окон) 1 1.19 1.33 1.59

Общие выводы для методов свертки

• При использовании аддитивного метода в ходе оптимизации уменьшается дополнительная масса за счет конечной скорости Масса кузова оказалась минимальной среди всех критериев,

• Минимаксный метод более эффективно сходится к оптимуму, чем при аддитивном критерии, попеременно изменяя приоритеты - ускорение, масса, скорость,

• При параметрическом методе алгоритм сходится наиболее быстро, но при этом возможно превышение максимально допустимого ускорения,

• Алгоритм при аддитивном методе уменьшил массу кузова на 4 16 кг и при этом повысил поглощение энергии в 1 19 раз,

• Алгоритм при минимаксном методе увеличил массу кузова на 14 38 кг и при этом повысил поглощение в 1 33 раза,

• Алгоритм при параметрическом методе увеличил массу кузова на 13 248 кг и при этом повысил поглощение энергии в 1 59 раз, но нарушил ограничение по ускорению

В заключении изложены основные выводы и результаты диссертационной работы

В приложении приведены результаты численного эксперимента для модели автомобиля высокой размерности (таблицы, графики и рисунки), а также копия акта внедрения результатов диссертационной работы

Общие выводы и результаты

В диссертационной работе разработан метод синтеза ударопрочного кузова автомобиля на основе генетических алгоритмов Разработана реализация метода в виде программного комплекса оптимизации Метод применен для оптимизации кузова автомобиля в ходе виртуального эксперимента Таким образом, задача, поставленная в диссертационной работе, полностью выполнена

В заключении выделим основные результаты данной работы

1 Задачу структурного синтеза каркаса кузова передней части автомобиля возможно решать с помощью дискретных методов, например на основе генетических алгоритмов Предложен и исследован эволюционно-генетический подход к решению задач структурного синтеза удароустойчивых конструкций

2 Проектное решение должно содержать следующую информацию тип силового элемента, расположение силового элемента, геометрические параметры и параметры материала Большая размерность пространства параметров требует нестандартный способ кодирования информации в хромосоме Предложена модель кодирования информации о силовой структуре кузова автомобиля на базе команд формирующих структуры из силовых элементов

3 Представление в гене разнородных величин обуславливает необходимость применения разнотипных генетических операторов мутации и кроссовера Предложены новые генетические операторы (мутация узлов и команд), позволяющие учесть особенности проблемы

4 Задача синтеза является многокритериальной, поэтому необходимо провести выбор метода среди известных методов свертки С помощью проведенного эксперимента выполнена оценка аддитивного, минимаксного и параметрического методов свертки для данной задачи

5 Предлагаемый метод синтеза реализован в виде программного продукта, позволяющего работать с конечно-элементными моделями проектируемой конструкции и с различными конечно-элементными расчетными пакетами

6 На основе разработанной методики предложены изменения в силовой структуре автомобиля ВАЗ-2123 (ОАО АВТОВАЗ)

7 Предложенный метод синтеза каркаса кузова позволяет увеличить энергоемкость передней части для прототипа легкового автомобиля ВАЗ-2123 на 33%

8 Применение разработанного в ходе работы программного продукта позволило сократить проектирование автомобиля ВАЗ-2123 на 8 месяцев работы квалифицированного инженера

Публикации по теме диссертационной работы:

1 Оптимизация прочности каркаса салона автомобиля при фронтальном ударе с использованием программного обеспечения решения задач линейной статики / В А Овчинников, А Р Кирсанов, С К Хализов и др // ВЕСТНИК МГТУ им Н Э Баумана Приборостроение - 2005 -№3(60) - С 119-126

2 Овчинников В А Применение генетических алгоритмов в задачах синтеза автомобиля // Информационные технологии - 2004 - №10 -С 8-14

3 Овчинников В А Эволюционно-генетический подход к синтезу передней части кузова легкового автомобиля // Информационные технологии -2005 -№9 -С 19-27

4 Овчинников В А Подход к синтезу передней части кузова легкового автомобиля // Образование через науку Тез докл Международной конференции -Москва, 2005 -С 155-156

5 Овчинников В А Оптимизация прочности каркаса автомобиля по требованиям фронтального удара с использованием методов линейной статики // Шестая конференция пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH Тез докл конференции пользователей программного обеспечения CAD-FEM GmbH - Москва, 2006 - С 172 — 178

Введение.

Цель работы.

Научная новизна работы.

Практическая значимость работы.

Реализация результатов работы.

Представляется к защите.

Апробация результатов работы.

Публикации.

Объем и структура работы.

Глава 1. Состояние проблемы оптимизации ударопрочных конструкций.

1.1 Описание проблемы.

1.2 Особенности процессов, происходящих во время удара.

1.2.1 Основные соотношения полуэмпирической теории удара.

1.2.2 Элементы теории пластичности.

1.2.3 Расчет быстропротекающих ударных взаимодействий.

1.3 Обзор методов решения задач структурного и параметрического синтеза ударопрочных конструкций.

1.3.1 Метод аппроксимации. RSM (Response Surface Methodology).

1.3.2 Метод последовательной аппроксимации (Successive Response Surface Methodology, SRSM).

1.3.3 Нейронные сети.

1.3.4 Растровый метод.

1.3.5 Генетический алгоритм.

1.4 Выводы и постановка задачи.

Постановка задачи диссертационной работы.

Глава 2. Структурно-параметрический синтез передней части кузова автомобиля.:.

2.1 Постановка задачи синтеза конструкции.

2.2 Описание генетического алгоритма.

2.2.1 Кодирование хромосомы.

2.2.2 Генетические операторы.

2.2.3 Стратегии отбора.

2.2.4 Стратегии формирования нового поколения.

2.2.5 Модели генетического алгоритма.

2.2.6 Теорема схем (теорема Холланда).

2.2.7 Проблемы настройки параметров ГА.

2.3 Кодирование хромосомы для предлагаемого алгоритма.

2.3.1 Допустимое пространство.

2.3.2 Описание структуры хромосомы.

2.3.3 Описание команд.

2.3.4 Целевая функция.

2.3.5 Минимаксная постановка.

2.3.6 Сведение исходной задачи к задаче однокритериальной безусловной оптимизации.

2.4 Операторы алгоритма.

2.4.1 Описание оператора классической мутации для алгоритма.

2.4.2 Описание оператора классического кроссовера для алгоритма

2.4.3 Описание оператора мутации типов команд.

2.4.4 Описание оператора мутации узлов.

2.5 Учет геометрии модели.

2.5.1 Создание граничных узлов.

2.5.2 Учет геометрических ограничений.

2.5.3 Выбор свободных узлов.

2.5.4 Разбиение пространства на блоки.

2.6 Выводы.

Глава 3. Экспериментальное исследование предлагаемого метода.

3.1 Расчетная модель для тестирования алгоритма.

3.1.1 Программный пакет оптимизации CRASHOPT.

3.1.2 Формулировка тестовой задачи.

3.1.3 Описание модели фрагмента в тестовой задаче.

3.1.4 Описание параметров модели. Сечения, материалы.

3.1.5 Функция свертки.

3.2 Описание алгоритма поиска оптимальных параметров.

3.2.1 Описание задачи определения оптимальных параметров алгоритма

3.2.2 Алгоритм поиска параметров.

3.2.3 Параметры генетического алгоритма поиска оптимальных параметров

3.3 Результаты поиска оптимальных параметров алгоритма.

3.3.1 Таблицы результатов поиска оптимальных параметров алгоритма

3.3.2 История поиска оптимальных параметров.

3.4 Выводы по поиску оптимальных параметров алгоритма.

3.5 Эксперимент с конечно-элементной моделью автомобиля.

3.5.1 Постановка задачи оптимизации кузова автомобиля.

3.5.2 Описание модели передка. Допущения. Метод решения.

3.5.3 Описание исходных данных эксперимента.

3.6 Результаты виртуального эксперимента синтеза кузова легкового автомобиля.

3.6.1 Исследование характера приближения к экстремуму в процессе генетического поиска.

3.7 Выводы для методов свертки.

3.8 Выводы.

При проектировании современных технических систем довольно часто приходится решать задачу проектирования ударопрочных конструкций. Как правило, ударопрочные конструкции связаны с защитой чего-либо от механических ударов, взрывов. Наиболее ярко это проявляется для транспортных средств. Это обусловлено тем, что современные транспортные средства обладают большой скоростью, а их высокая плотность на маршрутах передвижения значительно увеличивает вероятность происшествия, требующего использования ударопрочных качеств конструкции. В других же случаях, как например, перевозка ядерных отходов, вероятность столкновения достаточно низкая, но предъявляются жесткие требования вообще не допустить разрушения конструкции и полностью защитить содержимое контейнеров.

В общем виде ударопрочную конструкцию можно разделить на две части: защитная капсула и энергопоглощающий слой.

Задача защитной капсулы - защитить содержимое, выдержать большую ударную нагрузку и деформироваться лишь в пределах допустимых значений, которые обеспечивают безопасность содержимого капсулы.

Задача энергопоглощающего слоя - поглощение максимального количества кинетической энергии. При этом требуется значительно снизить нагрузку на капсулу, распределить ее таким образом, чтобы деформации капсулы были бы минимальны. Чем больше слой поглотит энергии, тем меньшая энергия удара будет действовать на капсулу. Поглощение энергии происходит за счет деформации элементов слоя. При этом происходит переход кинетической энергии во внутреннюю энергию. Данный процесс, как правило, сопровождается большими разрушениями силовых элементов.

Поэтому актуальной является проблема создания методов и программных средств проектирования ударопрочных конструкций. В основе ее решения лежит разработка метода и алгоритмов оптимизации, позволяющих синтезировать структуру защитной капсулы и структуру энергопоглощающего слоя.

Наиболее остро проблема создания ударопрочных конструкций в настоящее время ощущается в автомобильной промышленности. Современные требования по пассивной безопасности к автомобилю заставляют инженеров искать новые конструкции, которые обеспечивали бы максимальную защиту пассажиров и водителя. Рассмотрим подробнее проблему пассивной безопасности для автомобиля.

К современному автомобилю предъявляется множество требований [1]. Это, например, высокая крейсерская скорость, быстрый разгон автомобиля, легкая управляемость, надежность, безопасность, низкая стоимость. В настоящее время при проектировании легкового автомобиля особое внимание уделяется безопасности. Исследования в области безопасности ведутся в нескольких направлениях - активная и пассивная безопасности автомобиля. Активная безопасность занимается проблемами управляемости автомобиля. Задача пассивной безопасности - сохранение жизни водителю, пассажирам и пешеходам, а также снижение количества и тяжести травм в результате свершившихся дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Второстепенные задачи пассивной безопасности - сохранение перевозимых грузов и ремонтопригодность автомобиля после ДТП.

Структурно пассивную безопасность можно разделить на две составляющие: предупредительная безопасность и безопасность конструкции автомобиля.

Предупредительная безопасность направлена на обеспечение сохранения жизни и снижение количества и тяжести травм участникам движения, сохранности перевозимых грузов и обеспечения ремонтопригодности автомобиля применением средств индивидуальной и коллективной защиты, оптимизацией процессов воздействия с учетом толерантности человеческого организма и ограничения перемещения грузов.

Влияние конструкции автомобиля на безопасность связано с обеспечением надлежащих деформируемости и энергоемкости передней и задней частей автомобиля, направленным на сохранение жизненного пространства, с наличием травмобезопасных элементов интерьера и средств защиты пешеходов, с приемлемыми колористическими свойствами кузова и внешними формами автомобиля.

Деформация и разрушение автомобиля, а также степень травмирования человека зависят от скорости движения транспортного средства. Около 87% столкновений и около 85% травм происходят в зоне скоростей до 60 км/ч. Следует также отметить, что в основном легкие травмы пострадавшие получают при скоростях движения автомобилей 20—30 км/ч, а тяжелые и смертельные — при скоростях выше 40 км/ч. Мероприятия, позволившие сместить границу травм к более высоким скоростям столкновения, говорят об улучшении безопасности автомобилей.

Самым тяжелым видом ДТП является наезд автомобиля на неподвижное препятствие (барьер). Последствия этого типа ДТП обычно тяжелее, чем при всех прочих столкновениях, совершенных на более высоких скоростях. Например, наезд на неподвижное жесткое препятствие со скоростью 60 км/ч по своим последствиям соответствует лобовому столкновению двух автомобилей, движущихся навстречу друг другу со скоростью 60 км/ч каждый. Кроме того, приведенная скорость удара при лобовых столкновениях двух автомобилей уменьшается по мере того, как направление удара смещается в сторону относительно продольных осей симметрии автомобилей. При возрастании величины смещения увеличивается угловая скорость вращательного движения, получаемого автомобилями в момент столкновения. В результате дорожно-транспортное происшествие имеет менее тяжелые последствия.

Хотя лобовые столкновения автомобилей и менее опасны, чем наезд на неподвижное препятствие, это вовсе не означает, что их тяжесть невелика. Лобовые столкновения — тоже тяжелый и опасный вид происшествия, на долю которых, по зарубежным данным, приходится от 30 до 70% всех ДТП. Так, американская исследовательская группа Корнельской аэронавтической лаборатории приводит следующие цифры: лобовые столкновения — 56,5% от общего числа ДТП, наезд сзади — 7,8%, на взаимное столкновение автомобилей приходится 43,9%» от числа лобовых соударений, а на столкновения одиночных автомобилей — 12,6%. При скорости движения ниже 65 км/ч совершается 50% лобовых соударений.

Тяжесть лобового удара в зависимости от скорости автомобиля в качестве примера можно пояснить на модели свободно падающего тела. Так, лобовое столкновение автомобилей, двигавшихся со скоростью 30 км/ч, по тяжести травмирования пассажиров соответствует падению человека с высоты 4 м. Тяжесть последствий при лобовом ударе растет с увеличением скорости. Если скорость удваивается, то эквивалентная высота возрастает в 4 раза.

Существует множество различных тестов автомобиля на предмет пассивной безопасности. Проведением всех этих тестов занимаются специализированные комиссии по всему миру (например, фирма UTAC в Европе проводит испытания российских автомобилей). Испытания заключаются в проверке соответствия испытуемого автомобиля действующим стандартам пассивной безопасности.

Одним из наиболее важных направлений в исследованиях по пассивной безопасности является изучение процессов фронтального столкновения автомобиля. Такого рода катастрофы происходят наиболее часто. Важность улучшения пассивной безопасности при фронтальном ударе усугубляется тем, что такой удар чаще всего встречный, а это вызывает большие повреждения и травмы.

В мире существует очень много различных правил, по которым тестируются автомобили на предмет пассивной безопасности при фронтальном столкновении [2, 3,4]. Можно выделить, например, следующие стандарты: 1) в США, Канаде:

• S301 - целостность топливной системы,

• S212 - удержание стекла,

• S213 - внедрение в зону ветрового стекла,

• S208 - фронтальный удар с манекеном, 2) в Европе:

• R12,R33 - жизненное пространство,

• R34 - пожаро- и взрывобезопасность

• R94 - кософронтальный удар с манекеном,

• R95 - боковой удар с манекеном и многие другие.

Информацию об уровне безопасности того или иного автомобиля, доступную широкому кругу потребителей, удается получать в результатк использования краш-тестов независимыми организациями и объединениями. Одно из таких объединений скрывается под аббревиатурой EuroNCAP (European New Car Assessment Programme) - "Европейская программа оценки новых автомобилей". Испытания по безопасности EuroNCAP проводятся с 1997 году. За этот небольшой период было выполнено более сотни краш-тестов, участниками которых стали автомобили самых разных классов - от особо малого до минивэнов. Обнародование данных исследований EuroNCAP вынудило автопроизводителей более серьезно подходить к вопросу создания безопасных автомобилей.

Программа EuroNCAP включает следующие виды тестов:

• Фронтальный удар на скорости 64 км/ч в деформируемый барьер с 40% перекрытием;

• Боковой удар тележкой с деформируемым барьером на скорости 50 км/ч;

• Наезд на столб боком на скорости 29 км/ч;

• Защита пешехода.

От испытаний, проводимых самими производителями, условия данной программы несколько отличаются. Фронтальное, т.е. лобовое столкновение автомобиля с барьером, проводится с перекрытием 40%. Термин "перекрытие" означает, что автомобиль сталкивается не всей передней частью, а только 40%-м ее участком. Это объясняется тем, что наибольшее количество лобовых столкновений автомобилей в реальной жизни имеет именно такой характер. Другая особенность краш-тестов EuroNCAP -использование не жесткого, а деформируемого барьера, сделанного из алюминиевых сот. Данная программа испытаний отличается от общепринятой и скоростью лобового столкновения - вместо традиционных 56 км/ч автомобиль ударяется о барьер на скорости 64 км/ч. По всей видимости, таким способом организаторы этих краш-тестов компенсировали энергию удара, поглощаемую деформируемым барьером.

Наиболее сложной и показательной задачей создания ударопрочной конструкции является задача обеспечения безопасности кузова при фронтальном столкновении на скоростях 56 и 64 км/час.

Переднюю часть автомобиля можно разделить на 5 зон.

• 1-я зона. Зона обеспечивает защиту пешехода при ударе об автомобиль.

• 2-я зона. Зона обеспечивает прохождение теста Даннера. Задача - при аварии на малых скоростях принять на себя всю энергию удара и не позволить нанести повреждения каркасу кузова.

• 3-я зона. Зона деформирования силовых элементов при фронтальном ударе с 100% перекрытием на скоростях 50 и 56 км/ч.

• 4-я зона. Зона деформирования силовых элементов при фронтальном ударе с 40%-50% перекрытием на скоростях 50, 56 и 64 км/ч.

• 5-я зона. Зона представляет собой салон автомобиля. В идеале, абсолютно жесткая конструкция, так как ни при каких обстоятельствах жизненное пространство салона не должно нарушаться.

Зоны не располагаются именно в таком порядке в кузове. Важно само их наличие и работа каких-либо элементов кузова при аварии в этих зонах.

При ударе за счет потерь на деформацию элементов требуется погасить энергию движения автомобиля. Эту задачу выполняет энергопоглощающий слой, к которому относятся зоны 2, 3 и 4. Защитной капсулой является салон, т.е. зона 5.

Проектирование кузова автомобиля является одной из наиболее трудоемких проблем при создании нового автомобиля. Применение методов оптимизации позволяет значительно снизить число прототипов, необходимых для доработки кузова. Особенно это важно для проблемы пассивной безопасности, поскольку при проведении краш-теста автомобиль разрушается. А стоимость и сроки изготовления каждого прототипа высоки. Таким образом, оптимизация кузова еще на этапе численных экспериментов сокращает как стоимость разработки, так и сроки разработки автомобиля.

Цель работы

Целью диссертационной работы является разработка численного метода структурного синтеза ударопрочной конструкции каркаса автомобиля.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих научно-практических задач:

1. Разработка алгоритма синтеза конструкций на базе генетического алгоритма;

2. Разработка метода представления проектных решений (метод кодирования хромосом);

3. Разработка генетических операторов мутации и кроссовера применительно к предлагаемому представлению хромосом;

4. Разработка программного комплекса для оптимизации конструкции автомобиля на базе предлагаемого алгоритма синтеза;

5. Практическая апробация метода синтеза для решения задачи оптимизации кузова автомобиля.

Научная новизна работы

1. Предложен метод синтеза ударопрочной конструкции автомобиля на основе генетического алгоритма;

2. Предложен метод кодирования хромосомы для представления структуры и параметров конструкции;

3. Предложены операторы генетического алгоритма применительно к способу кодирования хромосомы;

4. Исследована работа метода для различных способов свертки векторных критериев оптимальности;

Практическая значимость работы

Результаты работы могут найти применение при проектировании каркаса кузовов легковых автомобилей. Предложенный алгоритм может использоваться при выборе оптимальной структуры каркаса для сокращения сроков процесса проектирования.

Реализация результатов работы

Результаты работы в виде программного комплекса структурной оптимизации были внедрены в процесс проектирования автомобиля НТЦ ОАО АВТОВАЗ. Программный комплекс использован для оптимизации каркаса кузова автомобиля BA3-2123.

Представляется к защите

1. Метод синтеза ударопрочных конструкций, основанный на генетическом поиске оптимальных решений с оценкой целевых функций с помощью метода конечных элементов;

2. Метод представления проектных решений (метод кодирования хромосом) в виде последовательности команд, осуществляющих синтез конструкции;

3. Алгоритмы реализации генетических операторов кроссовера и мутации применительно к генам, отображающим как типы команд, так и параметры команд;

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• Международная конференция «Образование через науку». Москва, 1719 мая 2005г.

• Шестая конференции пользователей программного обеспечения CAD

FEM GmbH. Москва, 20-21 апреля 2006 г.

• Конференции STAR - 2006, Нижний Новгород, 4-6 апреля 2006 г.

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в пяти печатных работах [5, 6,73, 74, 75].

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, приложения, содержащего результаты виртуального эксперимента и акта внедрения результатов работы, списка использованных источников из 75 наименований.

Общие выводы и результаты

В диссертационной работе разработан метод синтеза ударопрочного кузова автомобиля на основе генетических алгоритмов. Разработана реализация метода в виде программного комплекса оптимизации. Метод применен для оптимизации кузова автомобиля в ходе вычислительного эксперимента. Таким образом, задача, поставленная в диссертационной работе, полностью выполнена.

В заключении выделим основные результаты данной работы:

1. Задачу структурного синтеза каркаса кузова передней части автомобиля возможно решать с помощью дискретных методов, например на основе генетических алгоритмов. Предложен и исследован эволюционно-генетический подход к решению задач структурного синтеза удароустойчивых конструкций.

2. Проектное решение должно содержать следующую информацию: тип силового элемента, расположение силового элемента, геометрические параметры и параметры материала. Большая размерность пространства параметров требует нестандартный способ кодирования информации в хромосоме. Предложена модель кодирования информации о силовой структуре кузова автомобиля на базе команд формирующих структуры из силовых элементов.

3. Представление в гене разнородных величин обуславливает необходимость применения разнотипных генетических операторов мутации и кроссовера. Предложены новые генетические операторы (мутация узлов и команд), позволяющие учесть особенности проблемы.

4. Задача синтеза является многокритериальной, поэтому необходимо провести выбор метода среди известных методов свертки. С помощью проведенного эксперимента выполнена оценка аддитивного, минимаксного и параметрического методов свертки для данной задачи.

5. Предлагаемый алгоритм синтеза реализован в виде программного продукта, позволяющего работать с конечно-элементными моделями проектируемой конструкции и с различными конечно-элементными расчетными пакетами.

6. На основе разработанной методики предложены изменения в силовой структуре автомобиля BA3-2123 (ОАО АВТОВАЗ)

7. Предложенный метод синтеза каркаса кузова позволяет увеличить энергоемкость передней части для прототипа легкового автомобиля BA3-2123 на 33%.

8. Применение разработанного в ходе работы программного продукта позволило сократить проектирование автомобиля BA3-2123 на 8 месяцев работы квалифицированного инженера

1. Фентон Дж. Несущий каркас кузова автомобиля и его расчет / Пер. с англ. К.Г.Бомштейна; Под ред. Э.И. Григолюка - М.: Машиностроение, 1984.-200 е., ил.

2. Directive 96/27/ЕС. Regulation 12. Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to the protection of the driver against the steering mechanism in the event of impact. Geneva, 1996.-5 lp.

3. Стандарт N208. Защита водителя и пассажиров при столкновении: Американские требования к безопасности транспортных средств. -Детройт, 1988.-121 с.

4. Иванов В.Н., Лялин В.А. Пассивная безопасность автомобиля -М:Транспорт, 1979. 304 с.

5. Селиванов В.В., Зарубин B.C., Ионов В.Н. Аналитические методы механики сплошной среды: Учебное пособие М.:Изд-во МГТУ, 1999. - 384 с.

6. Теребушко О.И. Основы теории упругости и пластичности М.:Наука. Гл.ред.физ-мат лит., 1984. - 320 с.

7. Ю.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. М: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1988. - 712 с.

8. П.Горшков А.Г., Старовойтов Э.И., Тарлаковский Д.В. Теория упругости и пластичности: Учеб. для вузов. М.:ФИЗМАТЛИТ, 2002 - 416 с.

9. Победря Б.Е. Численные методы в теории упругости и пластичности: Учеб. Пособие М.:Изд-во МГУ, 1995.-366 с.

10. Клюшников В.Д. Математическая теория пластичности М., Изд-во МГУ, 1979.-208 с.

11. Hallquist J.O. LS-DYNA Theoretical Manual Livermore:LSTC, 1998. -1450 р.

12. Yang R.J., Tho C.H., Wu C.C. Numerical study of crash-optimization -LSTC, 2000.-32 p.

13. Belytschko T. Finite Elements for Nonlinear Continua and Structures -Livermore:Norwestern University, 1996. 356 p.

14. Marczuk J., Hoffmann R., Krishnaswamy P. Uncertainty management in automotive crash: from analysis to simulation Stuttgart:EASi, 2000. -19 p.

15. Box G.E.P., Wilson, K.G. On the experimental attainment of optimum conditions // Journal of the Royal Statistical Society. 1951.- Vol 13. - P. 12-45.

16. Stander N., Craig K.J., Mullershon H. Material identificaton in structural optimization using response surface Livermore:LSTC, 2000. - 43 p.

17. Nielen S., Willem R., Eggleston T. LS-OPT User's Manual. A Design Optimization and Probabilistic Analysis Tool for the Engineering Analyst -Livermore:LSTC, 2000. 154 p.

18. Bayske S. Advanced design of experiments ReutgenRutgers University,2001 -52 p.

19. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ: Подход с использованием ЭВМ. М.: Мир, 1982. - 488 с.

20. Монтгомери Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных JL: Судостроение, 1980. - 384 с.

21. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий М.: Издательство «Наука», 1976. - 139 с.

22. Mason R.L., Gunst R.F., Hess J.L. Statistical Design and Analysis of Experiments With Applications to Engineering and Science Oxford:Wiley-Interscience, 1989. - 746 p.

23. Craig K.J., Stander N., Dooge D.A. Multidisciplinary design optimization of automotive crashworthiness and NVH using Response Surface Methods // ATAA Journal 2000. - Vol 3. - P. 17-35.

24. Kurtaran H., Eskandarian A., Marzougui D. Crashworthiness design surface approximations // Computational Mechanics. 2002. - Vol 29. - P. 409^21

25. Craig K.J. Multidisciplinary design optimization of automotive crashworthiness and NVH using Response Surface Methods // Computational Mechanics. 2001. - Vol 21. - P. 125-142.

26. Madakacherry J.M., Eby D., Isaac M.B. A Process of Decoupling and Developing Optimized Body Structure for Safety Performance // 8th International LS-DYNA Users Conference. Dearborn, 2004. - P. 121-159

27. Craig K.J. Multidisiplinary Design Optimization of Automotive Crashworthiness And NVH Using LS-OPT // 7th International LS-DYNA Users Conference. Dearborn, 2002. - P. 289 - 301

28. Schramm U. Multi-disciplinary optimization for NHV and Crashworthiness // Proceedings of the First MIT Conference on Computational Fluid and Solid Mechanics. Boston, June 12-15, 2001. - Oxford, 2001. - P.721-724.

29. Sobieszczanski-Sobieski J., Kodiyalam S., Yang R.J. Optimization of car body under constraints of noise, vibration, and harshness (NVH) and crash // AIAA Journal. 2000. - Vol.15.-P.56 -72

30. Yang R.J., Gu L., Tho C.H. Multidisciplinary design optimization of a full vehicle with high performance computing // AIAA Journal. 2001. -Vol. 12. -P.43 - 68

31. Kroese В., v.d. Smagt P. An introduction to Neural Networks Amsterdam: The University of Amsterdam, 1996. - 135 p.

32. Галушкин А.И. Теория нейронных сетей.:Учеб.пособие для вузов -М.:ИПРКР, 2000. 416 с.

33. Bisagni С., Lanzi L., Ricci S. Optimization of helicopter subfloor components under crashworthiness requirements using neural networks // Journal Of Aircraft. 2002. - Vol.39. - P.296-304

34. Bendsoe M.P., Kikuchi N., Generating Optimal Topologies in Structural Design Using a Homogenization Method // Computation Methods Applied Mechanical Engineering. 1988. - Vol. 71. - P. 197-224.

35. Bendsoe M.P., Optimal Shape Design as a Material Distribution Problem // Structural Optimization. 1989. - Vol. 1. - P. 193-202.

36. Suzuki K., Kikuchi N. A homogenization method for shape and topology optimization // Computation Methods Applied Mechanical Engineering. -1991.-Vol. 93.-P. 291-318.

37. Leiva J.P., Watson B.C., Kosaka I. Modern Structural Optimization Concepts Applied to Topology Optimization // AIAA Journal. 1989. -Vol.99.-P. 121-142.41 .Altair OptiStruct User's Guide Detroit:Altair Engineering, 2003. - 830 p.

38. MSC/CONSTRUCT course notes Michigan:MacNeal-Schwendler Corporation, 1997. - 1235 p.

39. Swan C.C., Kosaka, Reuss I. Mixing Rules for Variable Topology Material Layout: Linear Elasticity // Methods in Engineering. 1997. - Vol. 40. -P. 3033-3057.

40. Starnes J.H., Hafka R.T. Preliminary Design of Composite Wings for Buckling, Stress and Displacement Constraints // Journal of Aircraft. -1979.-Vol. 16.-P. 564-570.

41. Canfield, R. A. High Quality Approximations of Eigenvalues in Structural Optimization of Trusses // AIAA Journal. 1990. - Vol. 28. - P. 11161122.

42. Foley C.M, Schinler D., Voss M.S. Optimized Design of Fully and Partially Restrained Steel Frames Using Advanced Analysis and Object-Oriented Evolutionary Computation Oxford:National Science Foundation - 1998.39 p.

43. Shen-Yeh C. Rajan S.D. Improving the Effeciency of Genetic Algorithms for Frame Designs // Engineering Optimization. 1998. - Vol. 30. - P. 281307.

44. Mahfouz. S.Y. Design optimization of steel frame structures. British codes of practice using a genetic algorithm Bradford:University of Bradford -1999.-93 p.

45. Pederson C.B. Topology Optimization of Energy Absorbing Frames // Fifth World Congress on Computational Mechanics Vienna, 1999. -P.43 - 62.

46. Shen-Yeh C. An approach for impact structure optimization using the robust genetic algorithm // Finite Elements in Analysis and Design 2001. -Vol.37.-P. 431-446.

47. Holland J.N. Adaptation in Natural and Artificial Systems Michigan:Univ. of Michigan Press, 1975. - 120 p.

48. Golberg D.E. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning Oxford:Addison-Wesley, 1989. - 236 p.

49. Mitchell M. An introduction to Genetic Algorithm Massachusets:MIT Press, 1996.-426p.

50. De Jong К. A. Genetic Algorithms: A 10 Year Perspective // Procs of the First International Conference on Genetic Algorithms Michigan, 1985. — P. 167—177.

51. Whitley D. A Genetic Algorithm Tutorial Colorado: State University,1995.-241 p.

52. Nix A., Vose M.D. Mathematic. and Artificial Intelligence // Engineering Optimization. 1991. - Vol.5. - P.21 - 88.

53. Bulmer M.G. Mathematical Theory of Quantitative Genetics Cambridge: Claredon Press, 1980. - 468 p.

54. Kalyanmoy D. Non-linear Goal Programming Using Multi-Objective Genetic Algorithm Dortmund :University of Dortmund, 1998. - 32 p.

55. Periaux J., Winter G. Genetic Algorithms In Engineering and Computer Science Lion:Eurogendbook, 1995. - 395 p.

56. Karr C.L., Freeman L.M. Genetic Algorithms in the Engineer's Toolbox -Alabama:University of Alabama. CRC Press LLC, 2001. 251 p.

57. Д.И.Батищев, С.А.Исаев. Оптимизация многоэкстремальных функций с помощью генетических алгоритмов // Высокие технологии в технике, медицине и образовании: Межвузовский сборник научных трудов. -Воронеж:ВГТУ, 1997. С.4-17.

58. Д.И.Батищев, С.А.Исаев, Е.К.Ремер. Эволюционно-генетический подход к решению задач невыпуклой оптимизации. // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж: ВГТУ, 1998. - С.20-28.

59. Hamda H., Roudenko О., Schoenauer M. Application of a Multi-Objective Evolutionary Algorithm to Topological Optimum Design // ACDM'2002 -Munich, 2002.-P.562-594.

60. Вороновский Г.К., Махотило K.B., Петрашев C.H. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности Харьков: ОСНОВА, 1997. - 112 с.

61. Лесин В.В., Лисовец Ю.П. Основы методов оптимизации М.: Изд-во МАИ, 1995.-344 с.

62. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем :Учебное пособие для втузов -М.: Высшая Школа, 1986. 304 с.

63. Кузьмик П.К., Маничев В.Б. Системы автоматизированного проектирования: Автоматизация функционального проектирования: Учеб. пособие для втузов М.: Высшая Школа, 1986. - 144 с.

64. De Jong К. A. Genetic Algorithms: А 10 Year Perspective //Procs of the First Int. Conf. on Genetic Algorithms Michigan, 1985. — P.167—177.

65. Fraser A.P. Genetic Programming In С++ Salford:University Of Salford, Cybernetic Research Institut, 1994. - 62 p.

66. Galib: A С++ Library of Genetic Algorithm Components -Massachusets:MIT, 2004. 48p.

67. Овчинников В.А. Подход к синтезу передней части кузова легкового автомобиля // Образование через науку: Тез. докл. Международной конференции. Москва, 2005. - С.155-156.Шшш>1. АВТОВАЗ

68. ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

69. ДИРЕКЦИЯ ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РАЗВИТИЮ1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР445633ТОЛЬЯТТИ, ЗАСТАВНАЯ, 2 ТЕЛЕФОН 37-11-67 ТЕЛЕТАЙП 290222 ТОПАЗ ТЕЛЕКС 214147 TLT RU ТЕЛЕФАКС (6482) 73-91-29

70. Справка о внедрении результатов диссертационной работы

71. Настоящая справка подтверждает, что результаты диссертационной работы Овчинникова Валерия Александровича на тему «Синтез удароустойчивых конструкций на базе эволюционно-генетического подхода» были внедрены в УПА ОАО «АВТОВАЗ».

72. Использование программного комплекса "CrashOpt" специалистами УПА в соответствии с достигнутой договорённостью не даёт автору право на получение материального вознаграждения.1. N51. На №от

73. Начальник Управлени Проектирования Авто1. Автор ПК «CrashOpt»1. Орлов А.Л.1. Курдюк С. А.овчинников В.А.1. SS4.M