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基于碰撞安全的微车车身轻量化研究
| 论文题名： | 基于碰撞安全的微车车身轻量化研究 |
| 关键词： | 微型汽车;车身结构;轻量化设计;碰撞安全 |
| 摘要： | 汽车一方面给人们带来生活便捷，同时带来了汽车尾气污染，汽车交通安全，资源严重损耗等问题，由于资源的紧缺与环境污染日益严重，国家也针对这些问题制定了相关法律法规，比如排放法规、交通安全法规、企业能耗法规等，针对汽车能耗的相关法规的也日益完善。面对着竞争和法规的压力，各大汽车生产商加大了汽车研发的力度，汽车车身作为汽车的重要组成部分，其质量与特性直接影响整车的质量、安全特性、强度以及舒适性，因此在降低车身质量的基础上，同时优化车身动静态特性及碰撞安全等特性成为了研究解决的关键技术问题。 研究提出了基于灵敏度分析和碰撞安全的汽车车身结构轻量化设计方法，首先以微车车身结构件的板厚为研究对象，以车身的模态和刚度为约束条件，车身质量最小为目标，进行了微车车身特性的多目标优化。接着在正面碰撞工况下对比整车耐撞性轻量化前后情况，针对微车关键吸能件进一步优化，降低微车质量的同时验证优化流程的有效性，具体的研究成果如下： （1）对微车车身各部分结构功能特性进行分析，对比分析了不同碰撞质量、前端约束、不同质心位置对微车纵梁耐撞性的影响，得出相对应的合理纵梁结构。另外分析了普通碳钢、高强度钢、铝合金钢三种不同材料下纵梁的耐撞性参数，得出适合车身建模的最佳材料。 （2）针对微车车身结构进行了简化，并对模型的网格、焊点进行了处理，保证模型计算精度及计算效率。对微车车身轻量化前的刚度特性、模态频率参数进行了研究，制定车身轻量化方向以及相关特性参数的目标值。 （3）基于灵敏度分析筛选出合适的微车轻量化结构件，构建基于限定结构件的料厚参数对微车动静态特性的数学模型，采用多目标优化算法对最优车身料厚结果进行求解，得到车身构件的的最优板厚。 （4）研究微车轻量化前后正面碰撞的耐撞性能，根据微车碰撞过程能量与力的传递过程，从结构优化以及高强度钢材替换两个方面，针对关键吸能件进行了加强优化，最终优化了微车 B柱的峰值加速度及防火墙的侵入量，改善微车耐撞性的同时验证了车身轻量化流程的有效性。 |
| 作者： | 王金涛 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 莫易敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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