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汽车高速碰撞下防撞结构的优化设计研究
| 论文题名： | 汽车高速碰撞下防撞结构的优化设计研究 |
| 关键词： | 汽车;保险杠横梁;高速碰撞;复合结构;优化设计 |
| 摘要： | 近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车安全性越来越受到人们的关注。在高速碰撞中，为保证乘员的安全性，保险杠系统设计时会考虑碰撞冲击合理的传递与吸收。汽车零部件的优化参数主要包括了形状参数、材料参数、几何参数等，这些参数对抗撞性能的影响程度各不相同。在现有的保险杠研究文献中，主要研究了这两个方面:一是只在低速碰撞下，研究保险杠的抗撞性或者轻量化方面，没有考虑高速碰撞中保险杠的性能;二是在保险杠抗撞性或者轻量化方面的研究过程中，只是单一的变更保险杠的材料或者厚度，这样只是针对单一结构优化，可能会错过更优的优化结构。 本文结合了实验设计理论、计算仿真和统计学方法，提出了一种基于果蝇优化算法的新型保险杠横梁复合结构的设计方法，并对横梁复合结构进行优化研究。在高速正面碰撞下，基于乘员安全性考虑，应用动态显示有限元仿真方法，对保险杠系统进行数值模拟，研究保险杠的抗撞性能。 首先，在整车正面碰撞有限元模型的基础上简化保险杠横梁结构，并根据正面碰撞法规C-NCAP进行整车有限元模型的稳定性与可行性验证。接着运用正交实验设计方法，筛选出合适的复合结构的基本参数，通过极差分析方法得到保险杠横梁复合结构的基本参数的选择方案;然后，将横梁复合结构的各层面厚度因素作为设计的敏感因子，从乘员安全性方面考虑，以降低人体头部损伤为优化目标，以横梁质量和相对成本为约束函数，运用最优拉丁方设计选取样本点，构造多项式响应面模型。最后，建立优化目标函数、约束函数与敏感因子之间数学代理模型，应用果蝇优化算法寻找最优解。 研究结果表明，使用基于果蝇优化算法的新型复合结构的保险杠横梁，不仅改善了保险杠在整车正面碰撞工况中的抗撞性能，同样也降低了人体头部损伤，使乘员的安全性能得到了提高，保险杠在轻量化方面也有所改善。本文涉及的方法为抗撞性和轻量化优化设计提供了一种参考。 |
| 作者： | 曾芳 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 谢晖;谢贵林 |
| 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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