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基于正面碰撞的轿车前纵梁结构优化研究
| 论文题名： | 基于正面碰撞的轿车前纵梁结构优化研究 |
| 关键词： | 汽车安全性;前纵梁;正面碰撞;结构优化 |
| 摘要： | 随着我国经济的飞速发展，汽车保有量急剧增多，导致汽车碰撞事故发生的概率也随之增加。在众多形式的碰撞事故中，正面碰撞由于伤亡人数最多，且发生比率最高，得到了国内外研究学者的重视。 前纵梁作为车身前部最重要的吸能元件，主要通过在碰撞过程中的褶皱变形，尽可能多的吸收碰撞动能，以达到保护乘员的目的。因此，在不改变汽车的车身结构和其他条件的情况下，通过优化汽车前纵梁的结构，使其具有较好的碰撞性能，对提高车辆的正面碰撞安全性具有十分重要的现实意义。 首先，在了解了汽车被动安全性的评价方法、汽车前纵梁的国内外研究现状后，本文以显式非线性有限元理论为基础，介绍了汽车碰撞过程中的非线性特性，分析研究了汽车碰撞模拟中采用不同的壳单元算法、选取不同大小的单元尺寸、划分网格的疏密情况、不同的焊点模拟方式、沙漏控制的设置以及接触设置等主要控制参数对仿真精度的影响，为建立整车正面碰撞有限元模型奠定理论基础。 随后，根据所研究的影响碰撞仿真精度的因素，选取国内某款轿车进行研究，采用以三维CAD模型为基础的有限元建模方法，建立了该款轿车正面撞击刚性墙有限元模型，按照我国 C-NCAP中的规定，选取轿车与刚性墙的碰撞初始速度为50km/h（13.89m/s），对整车正面碰撞情况进行仿真分析，并从碰撞加速度、刚性墙反力、主要吸能部件三个方面评价了该款轿车的正面碰撞安全性。 通过评价轿车的碰撞安全性可知，在轿车正面碰撞过程中，前纵梁碰撞性能的好坏直接影响着轿车的正面碰撞安全性。因此，提取出整车有限元模型中的单一部件——前纵梁，对其正面碰撞性能进行研究。通过碰撞过程中的最大冲击载荷Fmax以及碰撞过程中吸收的总能量E来评价该前纵梁的碰撞安全性。 最后，从前纵梁的厚度处入手，以前纵梁在碰撞过程中受到的最大冲击载荷Fmax的最小化和碰撞过程中吸收的总能量E的最大化作为优化目标，对前纵梁进行结构优化，研究前纵梁厚度的改变对其碰撞安全性能的影响，并将优化后的前纵梁应用于整车中，验证优化后的前纵梁对提高整车正面碰撞性能的有效性。 |
| 作者： | 张龙至 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 舒海生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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