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附录1：外文翻译公交车车身多目标优化和基于替代模型的翻转安全约束Yong Huh,Hyung-lck Kim,In-Hwan Shin,Jae-Mean Koo and Chang-Sung Seok韩国水原市长安洞成均馆大学机械工程学院摘要:在设计总线主体时，要考虑轻量，刚度，强度和翻车安全性能。在本文中，有限元（FE）首先建立包括总线车身的强度，刚度和翻车碰撞性的分析模型，然后通过物理测试进行验证。基于FE模型，设计实验，并根据实验数据创建响应面法和混合径向基函数的多个代理模型。之后，公共汽车车身的多目标优化问题（MOP）被制定为目标是使重量最小化并使扭矩刚度最大化。巴士车身受到强度和翻车安全的限制。通过采用多目标进化算法来获得Pareto最优集，求解MOP。最后，选择该集合的最优解作为最终设计，并与原始设计进行比较。关键词：公交车车身，有限元分析，代理模型，多目标优化1介绍轻型设计近年来引起了汽车制造商的极大关注。有两种减轻车辆重量的方法，第一种方法是使用较轻的材料替代钢，如铝合金（Saito et al。2000），第二种方法是使用最佳设计方法。由于难以获得刚度，应力和振动响应的灵敏度，许多研究者已经研究了考虑刚度，应力和NVH（噪声，振动和粗糙度）性能的车辆的最佳设计（Aguiar等2002; Lanet等人2004; Laxman等人，2009）。兰等人（2004）分析了中型客车车身的结构强度，刚度和低阶振动，并根据敏感性研究实施了结构优化，以减轻重量。 Laxman等人（2009）开发了一种两阶段轻量化设计方法，其中第一阶段是使用尺寸优化技术将刚体和模态频率约束最小化白车身（BIW）的重量，第二阶段是改善屋顶由于工程经验，通过改变几个部件的材料来破坏性能。滚动碰撞分析非常重要，因为公共汽车和客车翻转是最危险的事故类型之一。 因此近年来受到很多关注。 马丁内斯等人 （2003）根据考虑到乘员的统计数据和有限元（FE）分析，分析了翻车事故中的伤害类型。 Park和Yoo（2008）利用简单的波束元素建模了一个总线车身的翻转有限元模型，以减少模拟时间。 Guler等人 （2007）研究了座椅结构以及乘客和行李重量对翻车安全性的影响。然而，由于非线性高，碰撞响应的敏感性不容易被发现（Forsberg和Nilsson 2007）。此外，碰撞分析是耗时的。因此，难以解决包括碰撞响应在内的优化问题。一种有效的方法是使用替代模型来代替碰撞响应（Redhe et al.2002; Craig et al.2005; Forsberg and Nilsson 2005）。代数模型由一系列基函数组成，可用于构建实际结构响应的全局或中等近似。常用于已发表文献的多种替代模型，例如响应面法（RSM）（Roux et al。1998），Kriging模型（Forsberg和Nilsson 2005）和径向基函数（RBF）神经网络模型（Park和Sandberg 1993）等。基于替代模型，车辆的多学科设计优化（MDO）包括耐撞性响应已被广泛研究。Sobieski等（2001）和Craig等人（2002）构建了NVH的响应面模型和设计抗碰撞响应最优车辆重量较轻。车辆设计优化问题通常有多个目标。多目标问题的最优结果不是一个单一的解决方案，而是一组权衡解决方案，也称为帕累托最优解，帕累托集合或帕累托前沿。传统上，多目标问题被解决为使用聚合方法的单个成本函数问题，例如加权和方法，其通过将每个目标预先乘以用户定义的权重因子来将一组目标定标为单个目标。但经典方法在运行中无法获得多于一个的帕累托最优解。此外，难以获得均匀的帕累托最优解的集合，例如，加权和方法中的权重向量的均匀选择不一定在帕累托最优前沿找到均匀的解，并且也找不到定位的解在帕累托最优阵线的非凸部分（Deb 2005）。与古典方法不同，进化算法（EAs）可以直接用其基于人口的操作来解决多目标问题，并在运行中获得全局最优解。近年来已经开发了各种各样的EA。其中大部分是基于遗传算法，例如NSGA-II（Debet al。2000），SPEA2（Zitzler et al.2001），PESA等。然而，还针对多目标优化开发了其他相对较新的基于群体的演化算法，例如粒子群优化（Coello et al。2004; Hart和Vlahopoulos 2010）和免疫算法（Tan et al。2008; Gong et al。2008）等.基于代理模型，可以通过EA有效地解决包含碰撞响应的车辆的多目标优化问题。 廖等 （2008）考虑了BIW（Body In White）作为目标的重量，加速特性和趾板入侵，全部由响应面法制定，并采用NSGA-II算法搜索帕累托最优解。王等。 （2010）构建了使用粒子群优化的车辆多目标优化的碰撞响应（即敏感时区和吸收能量的加速度）的基于时间的元模型。在目前的研究中，基于代理模型进行了集成总线主体的多目标优化。重量应尽量减少，并且在静强度和翻车安全性的限制下扭转刚度将最大化。首先，公交车身体的有限元模型由壳单元构成，并通过物理测试验证。然后，选择壳单元的厚度作为设计变量。根据制造的对称性和均匀性要求，将变量分组，然后根据敏感性研究进行筛选，以选择最重要的变量。之后，使用实验设计（DOE），即最佳拉丁超立方体设计（Park 1994）来探索设计空间。接下来，通过基于实验数据的逐步回归技术创建替代模型，其中使用响应面法和混合径向基函数。最后，通过使用NSGA-II和AMISS-MOP算法解决了多目标优化问题，并获得了Pareto最优解。选择帕累托集合的最优解作为最终设计，并与原始设计进行比较，以证明本文中使用的方法的优点。2 FE模型和验证2.1有限元模型构建了总线框架的两个FE模型。第一个模型是静态分析，包括扭转刚度分析和应力分析，如图1所示。第二种模型用于翻转分析，其中考虑了前后挡风玻璃和屋顶板的影响，如图1所示。所使用的求解器分别是MSC Nastran和LS-DYNA。本文使用的材料为合金钢，弹性模量为210GPa，质量密度为7.8610 3 kg / m 3，泊松比为0.3，屈服应力为510 MPa。材料的塑性应变应力如表1所示。在扭转刚度分析中，前右空气弹簧支撑件被迫上升5毫米，而后左轴空气弹簧支撑件在后轴固定的同时被迫下降5毫米。然后，通过有限元分析获得空气弹簧支撑件的反作用力，扭转刚度如下计算其中f是反作用力，L是左右空气弹簧支撑件的中心之间的距离，d是强制位移，即d = 5mm。在应力分析中，考虑到最佳情况，其中考虑满负荷，仅支撑三个轮胎，即前右轮胎是悬挂的，挂起。为确保没有塑性变形，最大应力应小于屈服应力。在翻车防碰撞分析中，实施左侧翻车，以获得总线主体对剩余空间的结构入侵。根据欧洲经委会第66号（联合国欧洲经济委员会1996年），巴士机构的任何一种结构均不得侵入剩余空间。2.2验证为了确认有限元模型的准确性，公交车车身的静态弯曲实验和公交车段的翻车碰撞试验进行了实验。应该注意的是，测试用例与上一节提到的优化情况不同。图3显示了静态弯曲实验的场景，前后轴支撑，乘客和行李地板均匀分别装载了1320公斤和840公斤。在这种情况下，对母线上四个位置的von Mises应力进行了测试，然后与FE模型给出的结果进行了比较。比较如图1所示。 4，这表明模拟与实验结果之间的差异很小。最大差异发生在第二个测试点，差异为10.67。因此，本文建立的静态FE模型被认为是足够的。总线部分的翻车碰撞试验是以欧洲经委会第66号作为指导。两个加速度传感器位于前柱和后柱抵靠碰撞侧。通过测试和仿真获得的加速度在图1中进行了比较。这表明两条曲线的趋势相同，峰值加速度值接近。图6显示了母线段最终变形的比较。这表明变形是相似的。为了量化比较变形，柱子的变形角度（见图7，也表明具有高应变能的区域）进行了测量和比较。 表2显示了两个传感器的峰值加速度值和平均变形角度。 这表明，翻转模拟和测试之间的最大差异为16.4，因此本文建立的翻转有限元模型被认为适合于优化设计。3近似方法输入数据与工程设计问题的输出响应之间的真实数学关系通常太复杂，无法获得。因此，响应通常通过物理测试或FE分析获得。然而，这两种方法都是耗时的，因此它们不适用于迭代优化。因此，基于近似方法的替代模型被用于物理模型或高保真FE模型的存储以提高效率。为了创建代理模型，需要一个数据集包括足够的输入数据和输出响应。通常，输入数据由DOE生成，输出响应通过物理测试或FE分析获得。图8显示了创建sur-一个输出和两个输入之间的门控模型，其中y是实际响应的估计。在本文中，选择最佳拉丁超立方体设计（Park 1994）作为DOE方法。可以看出，RSM适用于创建静态响应的替代模型（例如位移，应力等）（Roux等人1998）。因此，RSM用于构建本研究中刚度和应力反应的替代模型。但是对于高度非线性响应，RSM可能不会产生适当的预测，而RBF可以提供很好的准确性（Fang et al。2005）。然而，当问题出现嘈杂时，RSM比RBF更好，因为它导致平滑元模型的趋势（Jin et al。2001）。由于翻转碰撞分析中的数值噪声和高非线性性，本文采用混合径向基函数（HRBF）与RSM和RBF结合，创建了车架与后期空间碰撞之间的入侵。下面介绍RSM，RBF和HRBF的基本概念，以及替代模型的适应性指标。假设估计响应y和实际响应y之间的误差为e，则估计响应y表达式如下：其中i（x）是基函数，bi是系数，p是项数RSM中的基函数通常选自二次多项式。二阶聚合物的全部术语，名义是：关于获得RSM系数的细节可以在Kutner等人看到。 （2004）。RBF的基函数被称为核函数，其形式如下。需要提及的是，HRBF被称为Krishnamurthy（2003）和Fang等人的增强径向基函数（ARBF）。 （2005年）。在他们的作品中，引入了正交条件，并使用p + 1个采样点来获得（5）的系数。与ARBF不同，本文采用PRESS误差准则的逐步回归技术克服过拟合，如下所述。需要提及的是，HRBF被称为Krishnamurthy（2003）和Fang等人的增强径向基函数（ARBF）。（2005）。 在他们的作品中，引入了正交条件，并使用p + 1个采样点来获得（5）的系数。 与ARBF不同，本文采用PRESS误差准则的逐步回归技术克服过拟合，如下所述。替代模型中最重要的问题之一是过度拟合，即实验点的误差被驱动到非常小的值，但是当向模型引入新的设计点时，误差很大。 如果在RSM中使用完整的二次项，或者选择所有实验点作为RBF中的中心，则通常会发生过拟合。为了克服过度拟合，创建替代模型时通常使用回归分析。本文采用逐步回归技术（Wang and Jain 2003）。此外，过度拟合也与错误标准有关。在本文中，引入了预测的误差平方和（PRESS）（Kutner等人2004）标准代替构造代理模型的误差（SSE）标准的平方和。使用PRESS标准，替代模型仅适用于从n个实验数据的n-1个点，并且对于剩余的一个，从该模型获得预测。 PRESS标准产生了替代模型预测的良好指示，因为当模型不包括在回归中时，模型给出每个点上的小残差。替代模型的拟合优度统计包括F检验和R平方（Kutner等，2004）。给定显着性水平，如果替代模型的F值大于F分布的临界值，即如果F F a，则认为替代模型是显着的。 R平方度衡量替代模型的适应度是多少。在本文中，使用三个指标，即R平方R2，调整的R平方R2a和PRESS R平方R2 p。R2和R2a都在0和1之间，其值越接近于1，表示替代模型具有更好的拟合度。然而，考虑到自由度，R2 a是替代模型的拟合质量比R2更好的指标。R2P取0到1之间的任何值，值越接近1表示替代模型的预测能力越好。如果三个指标都接近1，则替代模型的拟合和预测质量是好的。 4优化4.1配方总线主体的多目标优化问题的形成如下：其中m是总线框架的重量; k t是扭转刚度; i是第i个关键点的von Mises应力;并且d j是第j个窗柱与剩余空间之间的入侵; xl和xu分别是设计矢量的上限和下限。观察到总体最大应力的替代模型的精度差，因为最大应力的位置在设计变量发生变化时会发生变化增加响应的非线性。因此，原始设计中应力值最高的几个关键点用于捕获最大应力。在本研究中选择了原始设计中具有高应力值的六个关键点，如图1所示。 9，用P1P6注释，相应的代理模型为16。根据ECE规则第66条，身体结构与剩余空间之间不应有入侵。翻车碰撞性分析的结果表明，碰撞侧的窗柱具有侵入残余空间的最大可能性。每边有七个窗柱，如图所示。 9，从前到后编号从1到7，每个柱和剩余空间之间的入侵分别表示为d 1，d 2，.，d 7。解决（ 6）是：1.考虑到制造约束，如何从总线框架中的数百个栏中选择最重要的变量，以减少问题的维度。2.如何获得结构响应比FE分析更有效，克服了翻车碰撞性非线性的难度。3.如何在运行中实现多目标优化问题的帕累托最优解。以下三节介绍本文采用的相应技术，即基于分组策略和敏感性研究的变量选择技术，基于DOE的代理模型 和大约模拟方法和多目标进化算法。4.2变量选择由于总线主体的有限元模型是用壳单元构成的，所以结构的厚度被定义为可变的。总线上有数百个条，存在制造约束。因此，如果所有的厚度参数都被认为是设计变量，那么问题就太复杂了。为了降低复杂性，必须减少设计变量的数量。考虑到制造约束，变量被分组。主要制造约束是对称性和均匀性。因此，相应的结构由相同的设计变量描绘，以减少变量的数量。例如，如图1所示。如图10所示，深黑色的纵向和纵向条都具有对称性和均匀性要求，因此，黑色黑色中所有纵向条的厚度可以定义为可变的，也就是称为垫底。最后，总线框架的所有条都分开。通过单个设计变量提取到81组砂。然而，并非所有变量对响应都是重要的，有一些变量会稍微影响响应，这可以忽略以进一步减少问题的维度。每个变量的意义可以通过敏感性研究来评估，描述如下。其中K是系统刚度矩阵，u是未知位移矢量，P是施加的载荷矢量。然后位移的偏导数可以是获得如下。在本文中，敏感度研究由MSC Nastran实现。扭转刚度和最大应力响应灵敏度的结果如图所示。 具有较大敏感度的设计变量被认为对响应更为重要，并将被选择。尽管在已发表的文献中已经推导出了耐碰撞响应的敏感性（Pedersen 2003，2004），当使用明确的有限元来解决接触问题时，获得灵敏度仍然不容易（Forsberg和Nilsson 2007）。因此，在翻车碰撞中具有大应变能的钢筋被认为是翻车安全性的重要结构。最后，设计变量的总数减少到31.相应的结构如图5所示。 12，其中包括大部分的纵向条，屋顶的纬度条，两边的窗和门柱等。4.3代孕模型实验点采用最佳拉丁超立方体设计进行采样，通过有限元分析获得真实的结构响应。逐步回归技术是基于实验数据实现的，用于创建替代模型。在本文中，RSM用于创建静态响应的代理模型，即刚度和应力响应，并且HRBF用于构建碰撞响应的代理模型，即柱和残余空间之间的入侵。之后，实施F检验，并计算出R平方，以评估模型的质量。所有替代模型的信息如表3所示。可以看出，F检验中所有替代模型的F值远大于0.05的显着水平的临界F值，这意味着所有替代型号很重要。此外，R2，调整后的R2和PRESS R2都接近1，这表明模型在实验点上足够准确，对预测也有好处。重量模型仅接近结构质量，其不包括窗玻璃，车身面板或乘客等的质量。由于设计变量是壳单元的厚度，所以权重模型是线性的，如下：其中0 = m 0，这是所有非变量的权重结构; i =i A i，其中i是材料的质量密度，A i是中表面的面积; n v是设计变量的数量。可以使用预处理软件MSC Patran轻松获得权重模型的系数。因此，DOE和逐步回归是不必要的。为了验证该模型，实验点随机生成，FE分析和线性模型分别获得的重量分别为3,054.3 kg和3,054.4 kg，说明该模型是正确的。4.4进化算法基于人口操作，多目标进化算法（MOEAs）可以在单次运行中找到多目标优化问题的均匀分布的帕累托最优解。 NSGA-II（Deb等2000）是最流行的算法之一。在NSGA-II中，快速非主导分类方法基于帕累托最优关系对群体进行排名，其中等级为1的个体是当前群体中非主导的解，然后拥挤距离分配过程计算距离为每个人的每一个人保持人口的多样性。此外，引入了结合父母和子女人口的精英策略来改善融合。然而，发现NSGA-II的融合仍有待改进（Sindhya等，2008）。因此，Su等人（2010）开发了一种进化算法AMISS-MOP（多目标优化问题的自适应多岛搜索策略），以提高NSGA-II的收敛和效率。在AMISS-MOP中，引入归档集以提高算法的效率，并开发了一种自适应多岛搜索策略，以提高搜索帕累托最优解的性能。在算法中，人口集中在M代的子空间中，其中子空间的中心位于非主导的前沿，子空间的范围取决于中心个体周围的个体的密度，M是根据中央个人的拥挤距离自适应计算。在本文中，NSGA-II和AMISS-MOP都用于解决总线主体的多目标优化问题.5结果多目标优化问题由NSGA-II和AMISS-MOP解决，其中群体大小和最大生成分别设置为100和300。通过两种算法获得的非主导方案如图1所示。这表明NSGA-II获得的非主导解决方案的扩散比AMISS-MOP更广泛，但是AMISS-MOP的收敛是下降的，比NSGA-II。在目前的研究中，选择AMISS-MOP获得的非主导优化方案进行讨论，如图1所示。 14和表4，其中0设计是原始设计。可以看出，非主导的最优解的重量在2,400kg和3,400kg之间，扭转刚度在25kNm / deg至55kNm / deg之间。表4中的第一个设计具有最大的重量和刚度减少，即分别减少440 kg（15.39）和13.85 kNm / deg（34.61）。最后一个设计（25）拥有最大的刚度和重量增量，即分别增加了12.47 kNm / deg（31.18）和463 kg（16.19）。设计师可以从组根据偏好观察到，在非主导优化集合中存在严格优于原始设计的三种解决方案（11，12和13设计），即重量较低但刚度大于原始设计。在本研究中，第11个设计被选为新的设计。第11个设计的设计变量被舍入为预定义的集合中最接近的离散值：根据最大生成，1.0,1.5,1.75,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,5.0和6.0设置为100，300。通过两种算法获得的非主导方案如图1所示。这表明NSGA-II获得的非主导溶液的扩散比AMISS-MOP更广泛，但AMISS-MOP的收敛性优于NSGA-II。在目前的研究中，选择AMISS-MOP获得的非主导优化方案进行讨论，如图1所示。14和表4，其中0设计是原始设计。可以看出，非主导的最优解的重量在2,400kg和3,400kg之间，扭转刚度在25kNm / deg至55kNm / deg之间。表4中的第一个设计具有最大的重量和刚度减小，即分别减少了440kg（15.39）和13.85kNm / deg（34.61）。最后的设计（25）拥有最大的制造要求来获得最终设计。最终设计通过有限元分析验证，结果如表5所示。表明最终设计优于原始设计，其中重量减少了76公斤（2.66），扭转刚度提高了0.42，最大应力降低了50 MPa（13.77），在翻车碰撞过程中没有入侵。最大应力位于关键点P4上，如图3所示。证明使用六个“关键点”来捕捉最大压力的策略效果很好。6结论总线主体的设计是一个多目标优化问题，包括静态和翻转故障响应。由于耗时的结构分析，耐碰撞反应的非线性高和经典方法的多个目标之间的冲突，难以解决这个问题。通过使用近似方法构建总线结构响应的代理模型并采用多目标进化算法来克服困难。总线机身的刚度和应力的代理模型采用响应面法建立，并且使用混合径向基函数构建了翻转碰撞中的入侵，其中采用PRESS误差准则的逐步回归技术来避免过度拟合。验证表明，本文创建的替代模型具有良好的准确性。采用两种进化算法，即NSGA-II和AMISS-MOP来解决多重异议优化问题。结果表明，AMISS-MOP的收敛性优于NSGA-II。选择由AMISS-MOP获得的帕累托最优解的最优解作为最终设计。结果表明，最终的设计大大提高了车身的性能。附录2：外文原文任务书论文(设计)题目：大型客车车身设计工作日期：2016年12月12日 2017年05月26日1.选题依据:客车是现代社会中运输旅客的主要交通工具。由于其载客量大，占地面积小，在我国应用广泛。客车由发动机、底盘、车身和电器设备等几大部分构成。在新车设计和换型设计中，发动机和底盘各总成，一般是采用现有总成加以改进，而车身必须重新设计。因此，在汽车设计中车身设计工作量最大。2.论文要求(设计参数):论述客车车身结构技术在国内外的研究现状及发展过程，对客车车身结构进行分类，确定要设计的客车车身结构类型。进行车身总体布置设计。确定发动机与车门布置。确定外廓尺寸和有关总布置。确定车厢布置及横截面尺寸。确定座椅尺寸及操纵机构布置。确定备胎、油箱和蓄电池布置。确定仪表板布置。车架及车身骨架设计。确定车架设计，确定车身骨架设计。蒙皮及车内覆盖件设计。确定外蒙皮设计。确定内部护板设计。确定地板设计。3.个人工作重点:进行车身总体布置设计。确定发动机与车门布置。确定外廓尺寸和有关总布置。确定车厢布置及横截面尺寸。确定座椅尺寸及操纵机构布置。确定备胎、油箱和蓄电池布置。确定仪表板布置。车架及车身骨架设计。确定车架设计，确定车身骨架设计。蒙皮及车内覆盖件设计。确定外蒙皮设计。确定内部护板设计。确定地板设计。4.时间安排及应完成的工作:第1周：理解设计题目，查找参考资料； 第2周：整理参考文献，撰写文献综述； 第3周：撰写开题报告，翻译英文文献； 第4周：修改开题报告，准备开题答辩； 第5周：整合已有资料，构筑论文大纲；第6周：完成车身外部造型与总设计，包括前围、侧围、后围和顶盖的造型与布置；第7周：继续完成论文的编写工作，完成地板设计、座椅布置、座椅设计及布置和仪表台 的造型设计；第8周：准备中期检查；第9周：完成论文的初稿部分；第10周：优化论文的结构，润色语句，修改不当之处，补充不足之处； 第11周：修改不当之处，补充不足之处；第12周：修改论文，检查修改图纸； 第13周：论文资料整合;第14周：最终定稿，为最终的答辩做好各方面准备; 第15周：准备毕业设计答辩。5.应阅读的基本文献:1赵永辉.大客车车身骨架结构拓扑优化设计D.武汉理工大学,2008. 2王怀.大客车车身骨架有限元分析与轻量化改进设计D.江苏大学,2003. 3苏瑞意,桂良进,吴章斌,田程,马林,范子杰.大客车车身骨架多学科协同优化设计J.机械 工程学报,2010,18:128-133.4徐宏兵,葛如海,王怀.大客车车身骨架轻量化改进设计J.江苏大学学报(自然科学版),2003,06:25-28.5江志双.基于UG的客车车身计算机辅助设计D.武汉理工大学,2005. 6朱静.大客车顶部结构强度分析及翻滚碰撞性能研究D.长安大学,2008. 7王磊,金达锋,李轩.基于CATIA的大客车车身曲面设计J.客车技术与研究,2006,06:11-13. 8Ruiyi Su，Liangjin GuiZijie Fan.Multi-objective optimization for bus body with strength and rollover safety constraints based on surrogate models.September 2011, Volume 44, Issue 3, pp 431441.9Wei ZhongRuiyi SuLiangjin GuiZijie Fan.Multi-objective topology and sizing optimization of bus body frame.September 2016, Volume 54, Issue 3, pp 701714.10Pavel Polach.Design of characteristics of air-pressure-controlled hydraulic shock absorbers in an intercity bus.February 2008, Volume 19, Issue 1, pp 7390.指导教师签字：XX教研室主任意见：同意签字：XX 2016年12月16日教学指导分委会意见：同意签字：XX 2016年12月17日 学院公章进度检查表第-4周工作进展情况明确了设计任务。查找了包含大客车车身骨架多学科协同优化设计、大客车车身骨架结构拓扑优化设计、大客车顶部结构强度分析及翻滚碰撞性能研究等中文文献和Multi-objective topology and sizing optimization of bus body等外文文献,整理以后撰写文献综述。2016年12月21日指导教师意见明确设计任务，查找一定数量的文献并整理，准备撰写文献综述。指导教师(签字)：XX 2016年12月20日第-3周工作进展情况查阅资料，对文献综述进行多次修改最终定下完稿以及设计的研究方向。2016年12月25日指导教师意见能够按照指导查找一定数量的参考文献，多次修改文献综述。指导教师(签字)：XX 2016年12月27日第-2周工作进展情况为开题报告答辩准备并进行答辩，完善修改了开题报告，准备进行下一步计划。2017年01月03日指导教师意见开题报告已如期上传，可以进行下一步的英文文献的翻译工作了。指导教师(签字)：XX 2017年03月10日第 0周工作进展情况对大型客车车身的外部造型进行设计，主要工作内容是前围设计。2017年04月14日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年03月10日第 2周工作进展情况对大型客车车身外部造型进行设计，主要内容为后围设计。2017年04月14日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年03月10日第 4周工作进展情况对大型客车车身外部造型进行设计，主要内容为左右侧围设计。2017年04月14日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年03月27日第 6周工作进展情况对大型客车车身顶盖进行设计，主要内容为顶盖设计，并进行中期检查答辩。2017年04月14日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年04月10日第 7周工作进展情况对大客车车身内部造型进行设计，包括地板设计及座椅布置。2017年05月09日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年04月18日第 8周工作进展情况继续进行大客车车身的内部造型设计，包括仪表台造型设计。2017年05月09日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年04月24日第 9周工作进展情况继续进行大客车车身的内部造型设计，包括驾驶员座椅设计和及布置。2017年05月21日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年05月14日第 10周工作进展情况继续进行大客车车身的内部造型设计，包括座椅及座椅支架优化。2017年05月21日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年05月14日第 11周工作进展情况完成论文初稿计划并润色，修改不当之处，补足不足之处。2017年05月21日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年05月14日第 12周工作进展情况整合论文资料最终定稿，设计准备并进行毕业论文答辩。2017年06月07日指导教师意见请按进度汇报工作，以保证毕业设计工作的正常进行与完成。指导教师(签字)：XX 2017年05月25日第周工作进展情况年月日指导教师意见指导教师(签字)：年月日过程管理评价表评价内容具体要求总分评分工作态度态度认真，刻苦努力，作风严谨32遵守纪律自觉遵守学校有关规定，主动联系指导教师,接受指导32开题报告内容详实，符合规范要求54任务完成按时、圆满完成各项工作任务43过程管理评分合计11 过程管 理评语 该生在毕业设计工作过程中态度较认真，能够按照所布置的任务寻求解决问题的方法，对科学研究具有较严谨的工作作风。在毕设过程中能够自觉遵守学校的有关规定，在老师规定的时间联系导师，但有时网络汇报工作不够及时，能够按照要求回到学校当面接受指导并接受中期检查。开题报告撰写基本符合规范要求，查找并参考了一定数量的文献，内容较详实，安排基本合理。能够在规定时间内确定并完成与研究内容相关的英文文献的翻译工作。虽然工作较计划稍有滞后但还是在毕业设计规定的时间里完成了毕业设计和论文的撰写工作任务。指导教师签字:XX日期:2017-06-16指导教师评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力53完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规106指导教师评分合计13 指导教 师评语 该生以大型客车车身设计为题，以某公交车为例进行车身设计，具有一定的实践意义，选题的深度、难度较适宜，工作量较充足。从毕业设计的过程来看，该生具有一定的综合运用知识的能力，具有一定的中英文表达能力，能利用计算机进行辅助设计，说明该具有一定的计算机应用能力，基本能够达到本科生的培养目标。从论文完成质量看，论文文题基本相符，分析、计算、设计等基本合理，论文的结构较合理，撰写格式、图表等基本符合规范的要求。指导教师签字:XX日期:2017-06-16评阅人评价表评价内容具体要求总分评分选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语能力、文献资料检索能力、计算机应用能力53完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规106评阅人评分合计13 评阅人 评语 文中对KLQ6100G城市公交车进行了车身设计，包括车身造型、内饰布置、乘客区布置等各种汽车布置进行设计与研究。选题属汽车设计研究范畴，符合车辆工程专业培养目标要求，有一定的实践意义，难度适宜，工作量饱满；该生具有一定的运用专业知识的能力，中英文表达能力尚可，具有一定的文献资料检索能力和计算机应用能力；设计说明书文题相符，分析、论证基本合理，结论可信；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规范要求。综合该同学所提交的图纸、设计说明书，完成了设计任务书的要求，达到了车辆工程专业毕业设计要求，同意参加本科毕业答辩。评阅人签字：XX评阅人工作单位：XX日期：2017-06-18答辩委员会评价表评价内容具体要求总分评分自述总结思路清晰,语言表达准确,概念清楚,论点正确,分析归纳合理106答辩过程能够正确回答所提出的问题,基本概念清楚,有理论根据106选题质量符合培养目标要求,有一定的研究价值和实践意义,有一定的开拓性、创新性,深度、难度适宜,工作量饱满54完成质量文题相符,概念准确,分析、论证、计算、设计、实验等正确合理,结论明确；论文结构、撰写格式、图表等符合基本规106能力水平有较强的综合运用知识能力、科研方法运用能力、中文表达与外语应用能力、文献资料检索能力、计算机应用能力106答辩委员会评分合计28 答辩委员会评语 毛力东同学在毕业设计工作期间，基本遵守各项纪律，表现一般。 能按时完成毕业设计有关任务。 论文立论正确，立论分析无原则性的错误，解决问题方案有一定的参考价值，结论基本正确。 论文使用的概念基本正确，语句通顺，条理比较清楚。 论文中使用的图表，设计中的图纸在书写和制作时，能够执行国家相关标准，基本规范。 能够查阅文献资料，原始数据搜集得当，实验或计算结论基本准确。 答辩过程中，能够阐述出论文的主要内容，主要问题经答辩教师启发后能够回答出来。答辩成绩： 28答辩委员会主任：XX2017年06月23日成绩评定 项目分类成绩评定过程管理评分11指导教师评分13评阅人评分13答辩委员会评分28总分65成绩等级D成绩等级按“A、B、C、D、F”记载成绩审核人签章： XX审核人签章： XX一、选题依据1. 研究领域车辆工程-汽车设计-车身设计2论文（设计）工作的理论意义和应用价值由于我国城市化进程的加速以及居住郊区化带来的交通需求，大型客车在解决城市交通需求和市场需求的角度上变得越来越重要。对大型客车车身造型及总布置的研究，有利于我国城市公交的发展。例如：前围的设计能有利于降低风阻，拓宽驾驶员的视野；侧围的设计、座椅的布置及其支架造型设计、地板设计能给乘客带来更佳的乘坐体验，后视镜和后围的设计能保障驾驶员和乘客的生命安全等。在贯彻公共交通“安全、舒适、快捷、经济、方便”的基本原则下，本论文有一定的应用和参考价值。3目前研究的概况和发展趋势国外汽车大公司和设计公司具备汽车创意和造型的能力，一个公司就开发过几十至几百种大型客车车身，积累了几十年的大型客车车身开发经验。国外的学者在汽车轻量化研究和拓扑优化研究方面，作了很多研究和试验，取得了很多重要的成果。1995 年，Kane 等人分别用遗传算法和蚁群优化算法对金属平板进行了拓扑优化设计；2010 年，A.gauchia 等人运用有限元分析、灵敏度分析和遗传算法等技术对大型客车车身进行结构优化。同时在国内，许多学者在车身结构优化方面，基于有限元分析，多体动力学分析和疲劳寿命分析结果，综合考虑车身刚度、强度、振动、疲劳、碰撞安全性和轻量化也做了许多研究。2001 年吉林大学的林松采用了梁、板壳和弹簧单元对某大型客车车身建立有限元模型，通过车身部分结构灵敏度优化后将整车质量降低了 5.7%。2004 年，陈茹雯运用 ANSYS 软件对某大型客车车身进行了有限元分析并进行了拓扑优化。根据建设部提出的我国城市公共交通的发展原则、方式、目标的指导意见，发展公共交通要坚持五大基本原则，推动绿色公交、智能公交、大容量地面快速公交为重点的公共交通的科技进步，形成信息化、智能化、社会化的绿色新型的一体化公共交通。因此，未来大型客车车身的趋势将向着大型化、低地板化、高档化、绿色环保化、造型现代化发展。因此本课题将进行大型客车车身设计，从车身外部总布置设计以及内部造型与总布置设计去尝试优化城市公交车这一类型的大型客车。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题车身内外部造型与总布置设计。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）通过查阅各种资料，了解本设计的意义、研究概况和发展趋势；（2）对大型客车车身制图，并对其外部总装置和内部总装置进行设计；（3）运用 CATIA 对大型客车车身造型及外部总装置、驾驶区和乘客区进行三维设计；（4）通过优化设计后的参数得出结论,基于优化后成果进行设计。3.本论文（设计）预期取得的成果通过对大型客车车身造型以及内外部总布置的学习了解深入，加深了对大型客车车身整体的优化意识，设计出更经济安全舒适的大型客车。（1）完成 10000 字左右的毕业论文；（2）完成 3000 字左右的外文文献翻译；（3）使用 CATIA 建模和三维设计；（4）绘制 3 张 A0 图纸。三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；（1）查阅和翻译车身设计和开发的相关资料，了解现代车身设计方法，了解企业的生产和技术状况。（2）了解工程应用软件 CATIA 的操作和使用方法，在 CATIA 环境下对仪表板、座椅、地板、行李架等进行造型设计。2.论文（设计）进度计划第 1 周：理解设计题目，查找参考资料；第 2 周：整理参考文献，撰写文献综述；第 3 周：撰写开题报告，翻译英文文献；第 4 周：修改开题报告，准备开题答辩；第 5 周：整合已有资料，构筑论文大纲；第 6 周：进行车身外部造型设计，包括前围和后围；第 7 周：继续进行外部造型设计，包括侧围和顶盖；第 8 周：中期检查；第 9 周：进行车身内部造型设计，包括地板设计及座椅布置；第 10 周：继续进行内部造型设计，包括仪表台造型设计；第 11 周：继续进行内部造型设计，包括驾驶员座椅设计及布置；第 12 周：继续进行内部造型设计，包括座椅及座椅支架设计；第 13 周：完成论文的初稿部分，向指导老师寻求意见，优化论文结构，润色语句， 修改不当之处，补足不足之处；第 14 周：论文资料整合，最终定稿，为最终的答辩做好各方面准备，熟悉论文内容， 增强自己对论文的把握；第 15 周：对论文进行一定的思维发散，设计准备并进行准备论文答辩。； 第 16 周：论文答辩。四、需要阅读的参考文献1 Ruiyi Su，Liangjin GuiZijie Fan.Multi-objective optimization for bus body with strength and rollover safety constraints based on surrogate models.September2011,Volume 44,Issue 3,pp431441.2 Wei ZhongRuiyi SuLiangjin GuiZijie Fan.Multi-objective topology and sizing optimization of bus body frame.September 2016,Volume 54,Issue 3, pp701714. 3Pavel Polach，Michal Hajman .Design of characteristics of air-pressure-controlled hydraulic shock absorbers in an intercity bus.February 2008,Volume 19,Issue 1,pp 7390.4Lingxia Kong,Qinghong Xu,Guofu Yang,Dongbin Kan.Development of Knowledga-Based System for Bus Body Concept Design.Advances in Mechanical and Electronic Engineering pp555-561.5A.V.Bychkov,N.L.Osipov,A.A.Parakhoni.Use of three0layer compositions in the support system of the bus body.Journal of Machinery Manufacture and Reliability.March 2014,Volume 43,lssue 2,pp140-144.6王若平，羊杰，丁华等。汽车轻量化与有限元分析J。山东工业技术，2016，（10）：226-227.DOI： 10.16640/ki.37-1222/t.20刘长顺，胡秋凤。基于数字化设计的客车车身设计研究J.中国科技纵横，2016，（8）：57.DOI： 10.3969/j.issn.1671-2064.2016.08.046.8赵扬。大客车车身蒙皮及骨架检测修复要点分析J.中国新技术新产品，2016，（8）： 86-86,87.DOI：10.3969/j.issn.1673-9957.2016.08.065.9伍玉霞，韩剑，刘俊杰等。大型客车车身骨架静态模态分析及优化J.机械设计与制造，2016，（4）：130-132,136.DOI：10.3969/j.issn.1001-3997.2016.04.034.10廖克威.客车车身轻量化技术探讨J.商品与质量，2016，（10）：81.11廖金深，沈光烈，林圣存等。对某微型客车车身结构的有限元分析J。广西科技大学学报， 2016,27（1）：58-61.DOI：10.16375/45-1395/t.2016.01.012.12于国飞，黄飞，王海兵等。客车车身骨架刚度有限元分析及改进设计J.客车技术与研究， 2016，（1）：29-32.DOI：10.3969/j.issn.1006-3331.2016.01.010.13晏浩洋。客车车身轻量化技术的发展J.大科技，2016.（30）：171.14曲敬贤，陈海峰，王静等。基于有限元的客车车身骨架结构设计研究J.制造业自动化，2015，（19）：165-168.DOI：10.3969/j.issn.1009-0134.205李奇，张勇，张成等。灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计J.华侨大学学报（自然科学版），2015,36（4）：377-382.DOI：10.11830/ISSN。1000-5013.2015.04.0377.附：文献综述或报告1 引言文献综述近年来，我国随着城市化进程加速城市人口增加以及居住郊区化等带来的交通需求量的剧增， 使得道路交通设施供应、管理、技术、空间不足的矛盾突出。汽车化成为解决城市交通需求迅速增加的重要方法。根据我国国庆，大力发展公共交通和大型客车、实施公交优先是解决城市交通拥挤的主要途径和出路之一。而当我们看到一辆汽车时，第一时间就会注意到它的外形。往往外形帅气、漂亮，线条流畅的汽车能最先抓住大众的眼睛。汽车设计中车身造型设计属工业（产品造型）设计的范畴。车身设计造型涉及诸如空气动力学、人体工程学、制造工艺学、美学、结构学和材料学等多门学科，其设计比重在整车总设计中已属最大部分。同时，对厂家来说，大型客车设计中由于底盘、发动机都是使用现成生产线，但是车身往往要重新设计，因此其重要性更加突出。2 国外研究现状国外汽车大公司和设计公司具备汽车创意和造型的能力，一个公司就开发过几十至几百种大型客车车身，积累了几十年的大型客车车身开发经验，并已形成汽车制造企业各自的品牌风格特 征。大型客车的车身一般分为应力蒙皮结构和骨架承载结构，欧洲大型客车一般采用无车架式底 盘与骨架结构车身相结合的结构型式。骨架部分承受载荷，外蒙皮只起装饰作用。现代车身设计 广泛采用 CAD、CAM 等技术手段，多车身框架均要进行有限元计算和分析，以达到最佳的刚度和强度。在汽车轻量化研究和拓扑优化研究方面，国外学者作了很多研究和试验，取得了很多重要的成果。拓扑优化在工程上的应用已有几十年的历史，从最初的简单的离散体结构拓扑优化发展到 了现在的连续体结构拓扑优化。拓扑优化方法是车辆轻量化的一种手段，应用拓扑优化方法可以使车辆达到较好的轻量化效果。由于计算机技术、有限元方法和数学规划法的发展，近代结构优 化从 50 年代末 60 年代初逊色发展起来。结构优化设计应用于轻量化设计方面一般分为结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化等三个层次。而拓扑优化可分为离散体结构拓扑优化和连续体结构优 化两大类。1980 年，Cheng 和 Olhoff 首先把材料的微观模型引进到结构优化设计中1，后来 Bendsoe 又使用自适应有限元方法2。Bendsoe 的方法在优化时只考虑体积约束和平衡条件，以最小柔顺性为目标，有限元模型中每一单元的微观结构指定为相同并以其尺寸和转角作为设计变量，优化算法属于准则法，其最优准则由变分法导出。1995 年，Kane3等人分别用遗传算法和蚁群优化算法对金属平板进行了拓扑优化设计，其基本原理是以生物进化理论为背景，经过数学抽象建立算法模型，编制相应的优化程序，借助计算机来求解最优化问题。2004 年，Lan,F4应用 UG 软件建立了某大型客车车身骨架的几何模型，接着应用有限元分析软件 ANSYS 对其分别进行了静力学和动力学分析，并通过试验法检验了模型的有效性，最后在不降低强度和刚度的条件下，选取梁的截面尺寸和板的厚度为设计变量，以总重量为优化目标对其进行了轻量化设计，结果取得了良好的减重效果。2010 年，A.gauchia5等人运用有限元分析、灵敏度分析和遗传算法等技术对大型客车车身进行结构优化，优化结果显示车载在减重 63.9kg（4%）的同时扭转刚度提升了 0.225%。3 国内研究现状在国内，大型客车按车身承载划分，可分为非承载式，半承载式和全承载式三大类。非承载式和半承载式车身结构都属于有车架式的。在国内，全承载式车身正在被逐渐开发，全承载式车身就是无独立车架的整体车身结构形式，其结构特点是底盘不是传统的冲压成型铆接车架式结构， 而是由矩形钢管构成的格栅式结构；底架、前围、后围、左右侧围、车顶六大片组成全承载式车身。作为大中型客车的主流形式，它大大提升了车身与底架的整体刚度与强度的同时，还相应降低了车体质量，达到甚至超过了世界车身强度标准的大型客车翻滚强度要求，保证了整车发生翻滚后，仍然具有足够的乘员生存空间。用于事故发生后便于乘员离开的安全门和安全天窗，也都有较好的安排。而车身前围采用拱形结构，也是抵抗正面碰撞，分散撞击受力，减少撞击变形的有效办法。在车身结构优化方面，基于有限元分析，多体动力学分析和疲劳寿命分析结果，综合考虑车身刚度、强度、振动、疲劳、碰撞安全性和轻量化的多学科。多目标优化已成为研究热点。2001 年吉林大学的林松6采用了梁、板壳和弹簧单元对某大型客车车身建立有限元模型，通过车身部分结构灵敏度分析将部分灵敏度高的参数变量作为优化变量，经过优化后将整车质量降低了 5.7%。2004 年，陈茹雯7运用 ANSYS 软件对某大型客车车身进行了有限元分析并