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轿车保险杠吸能特性分析与试验研究
| 论文题名： | 轿车保险杠吸能特性分析与试验研究 |
| 关键词： | 保险杠;吸能特性;结构优化;台车试验;轻量化设计;被动安全性 |
| 摘要： | 安全、节能、环保,是汽车消费者的期待,也是汽车设计者的使命,已经成为汽车工业发展的三大主题。轻量化设计是实现节能减排的有力措施,得到大家的共识和重视。汽车保险杠位于汽车前部,是前部碰撞事故中首先接触的部位,在人车碰撞中降低对行人的伤害和车车碰撞中减小对车辆的损坏方面起着重要作用。因此,对汽车保险杠的吸能特性进行研究,提高汽车被动安全性,并在满足性能要求的前提下实现轻量化设计,具有重要的意义。 本人采用仿真模拟分析与试验研究方法相结合,材料替换与结构优化设计方法相结合,对某车钢制保险杠和铝合金保险杠的吸能特性进行了对比研究,同时实现了轻量化设计。主要工作包括: 一、根据扫描云图在CATIA中建立保险杠几何模型,在前处理软件Hypermesh中建立有限元模型,基于LS-DYNA对钢制保险杠的低速正碰、偏置碰、静态静压性能进行了仿真分析,并进行了相应的试验研究。钢制保险杠在低速100％正碰中内侵量大于允许的最大内侵量,需要对保险杠进行重新设计。 二、对钢制保险杠进行了材料替换研究,根据钢制保险杠的轮廓尺寸建立铝合金保险杠模型,对铝合金保险杠的低速碰撞性能进行了仿真模拟分析和试验研究,试验结果与仿真结果比较吻合,验证了铝合金保险杠有限元模型的正确性。6101铝合金保险杠低速碰撞性能良好,总吸能量和比吸能大幅提高。 三、对保险杠横梁建立拓扑优化模型,运用Optistruct软件进行了拓扑优化,并对拓扑出的新型结构的壁厚进行了尺寸优化,得到新的横梁结构。用实验设计的方法对吸能盒的截面形状对吸能特性的影响进行了对比分析,得到最佳的截面形状,并对壁厚、V型诱导槽的位置对吸能特性的影响进行了研究。 四、对新型6101铝合金保险杠与前纵梁进行刚度匹配,保险杆刚度满足匹配要求。新型6101铝合金保险杠进行低速碰撞、三点静压、完全压溃碰撞仿真和分析,材料替换和改进设计后的保险杠低速碰撞性能良好,横梁最大内侵量均小于允许的最大内侵量。静压压溃力峰值增大,刚度增大。与钢制保险杠相比,经过材料替换和结构优化设计之后的新型6101铝合金保险杠,质量下降46.2%,总吸能量提高211.9%,单位质量吸能量是钢制保险杠的5.8倍,轻量化设计效果明显,吸能性大幅提高。 |
| 作者： | 魏显坤 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 米林;万鑫铭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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