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TRB帽形梁结构的耐撞性研究及其优化设计
| 论文题名： | TRB帽形梁结构的耐撞性研究及其优化设计 |
| 关键词： | 汽车;帽形梁结构;轻量化设计;耐撞性能 |
| 摘要： | 随着汽车产量和保有量的快速增长，环境恶化与能源短缺等问题日益严重，节能和环保成为汽车工业在21世纪所必须面对的两个巨大挑战，而解决这两大挑战的一个有效途径就是汽车轻量化技术。轧制变厚度板(Tailor Rolled Blank，TRB)能根据零件的工况合理地分布材料，从而最大化材料的使用率，达到轻量化的效果。不仅如此，它相比于应用广泛的激光拼焊板(Tailor Welded Blank，TWB)还具有制造成本低、性能变化平缓、表面质量高等优势，因此，TRB在汽车轻量化领域具有巨大的潜力。研究TRB零件的耐撞性及设计方法，对于进一步推动TRB在汽车车身上的应用具有重要的意义。本文以理论模型为指导、以试验工作为基础、以数值模拟为辅助，对TRB帽形梁的耐撞性能开展了一系列研究工作: (1)为探究TRB帽形梁的耐撞性能，分别开展了TRB帽形梁与对应的等质量的等厚帽形梁的准静态和动态轴向压溃试验，结果表明，在两种工况下，TRB帽形梁均能够保证吸能量的前提下显著降低峰值力，从而减少乘员因冲击而受到的损伤。 (2)通过单向拉伸试验研究了TRB的基本力学性能，以等厚区单向拉伸试验数据为基础，采用插值法构造了TRB的三维应力应变场，解决了TRB仿真模拟中不同厚度下应力-应变关系难以确定的难题。 (3)开展了TRB帽形梁在准静态和动态压溃条件下的仿真模型建模方法研究，通过仿真结果与试验结果的对比，发现两者吻合良好，验证了仿真建模方法的正确性。 (4)基于精确的有限元模型，针对TRB帽形梁的各个尺寸参数对结构耐撞性的影响进行了研究。为进一步提高TRB帽形梁的耐撞性能，利用代理模型和遗传算法(NSGA-Ⅱ)对TRB帽形梁在准静态工况和动态冲击工况下的耐撞性分别进行了多目标优化设计。基于单工况所拟合的各个代理模型，对TRB帽形梁进行了多工况优化，结果表明，准静态工况下的优化结果在动态工况下未必最优，反之亦然。因此，在实际的优化设计工作中，需进行多工况优化，使优化后的零件在各个工况下均能够达到相对最优的耐撞性能。 |
| 作者： | 刘翔 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孙光永;高晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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