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申请/专利权人：合肥工业大学

摘要：本发明涉及一种基于FAHP‑TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法，包括以下步骤：设计并加工出铸铝一体化发动机罩，根据有限元仿真得出铸铝一体化发动机罩的性能，确定优化目标，采用最优拉丁超立方提取样本点，建立RBF‑Kriging混合近似模型，基于AMGA算法进行多目标优化，通过FAHP构造模糊判断矩阵，确定指标权重；通过TOPSIS法确定优化目标的优劣解距离并进行综合评价。本发明实现了铸铝一体化发动机罩轻量化设计，有效提高了发动机罩的刚度、模态和行人保护性能。

主权项：1.一种基于FAHP-TOPSIS的铸铝一体化发动机罩轻量化设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：结合材料-结构-性能一体化集成设计方法，取消内板，将锁扣加强板、铰链加强板和环绕加强筋与外板一体化，在CATIA中建立一体化发动机罩的三维几何模型，其厚度均为3mm；步骤2：在HyperMesh中对一体化发动机罩以5mm大小进行2D网格划分，建立发动机罩的弯曲工况、扭转工况、模态工况和行人保护工况，行人保护冲击区域包括A1、A2、A3共三个碰撞区域，其中线性分析通过OptiStruct求解器求解，非线性分析通过LS-DYNA求解器求解，所述非线性分析包括碰撞和大变形；步骤3：以一体化发动机罩各个加强筋和外板的厚度为设计变量，通过最优拉丁超立方试验设计提取若干组样本点，以一阶扭转模态、质量、A2碰撞区域峰值加速度和A3碰撞区域峰值加速度为优化目标，以一阶弯曲模态、弯曲工况位移、扭转工况位移和A1碰撞区域峰值加速度为约束，构建RBF-Kriging混合近似模型，并采用AMGA算法进行多目标优化，得到各个优化目标的大量Pareto非劣解；步骤4：以步骤3中的优化目标为评价因子，邀请专家采用1-9标度法对评价因子之间重要度判断，进而构造判断矩阵，然后利用三角模糊数将判断矩阵转化为三角模糊判断矩阵，设模糊集合为，其函数为；步骤5：对于步骤4中的三角模糊判断矩阵，对其进行一致性检验，若三角模糊判断矩阵满足一致性的要求，一致性检验指标CR＜0.1，则说明专家的评价结果符合逻辑一致性原则；步骤6：对步骤4的三角模糊判断矩阵计算综合模糊值，计算公式如下： ，，其中，，M为三角模糊数，，，；步骤7：设和，对步骤6的矩阵去模糊化，由综合模糊值对模糊的集合进行比较，则的可能度定义为：；最后通过计算最终各个指标的权重，并将结果标准化；步骤8：采用TOPSIS法把多目标评价问题转化为单一综合目标评价进行分析，将步骤3中的一阶扭转模态、质量、A2碰撞区域峰值加速度和A3碰撞区域峰值加速度的Pareto非劣解作为TOPSIS法中的决策矩阵；步骤9：为了消除不同指标量纲的影响，对步骤8中决策矩阵中的元素进行正向化和标准化处理，归一化矩阵用Z表示，Z中的每个元素z都可以写成下面的形式： ；其中，xij表示第i个厚度方案的第j个性能指标，i=1,2,…,m，j=1,2,...,n，m为厚度方案个数，n为优化目标数量；然后将步骤7求得的标准化权重对归一化后的决策矩阵zij进行加权，得到新的决策矩阵hij： ；步骤10：分别计算每个优化目标与理想解和负理想解的距离，对其进行排序，一体化发动机罩的质量、碰撞峰值加速度越小越好，计算公式为，一阶扭转模态性能是要求越大越好，其计算公式为：；式中和分别表示第j个性能指标的理想解和负理想解，i为Pareto非劣解的个数，并计算优化目标最大值最小值的欧式距离D；定义第j个评价对象与最大值最小值的欧式距离D，j=1,2,...,n： ；步骤11：通过计算得出所有评价对象归一化的得分，并根据得分结果对Pareto非劣解进行相对接近度进行排序，从而得到每个Pareto非劣解的排序结果；所述步骤4中的模糊集合，m为M的隶属度为1的中值，l和u分别表示上界和下界。

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