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蜂窝材料填充薄壁结构的耐撞性分析研究与优化设计
| 论文题名： | 蜂窝材料填充薄壁结构的耐撞性分析研究与优化设计 |
| 关键词： | 蜂窝材料;薄壁结构;耐撞性;近似模型;优化设计;汽车碰撞安全 |
| 摘要： | 随着经济的发展和社会的进步，汽车的碰撞安全性越来越受到人们的关注与重视。如何利用车身现有的吸能部件提高车辆在各类碰撞事故中的耐撞性，已经成为汽车碰撞安全领域中的一个重要课题。薄壁结构是当前汽车吸能部件中的主要结构，但其传统结构在碰撞过程中依然存在许多不足，新型吸能结构的研究已迫在眉睫。铝蜂窝作为一种新型的轻质多胞金属材料，目前已被广泛的应用在了各种工程领域当中，但由于其本身强度不高，若单独作为吸能材料很难承受足够大的冲击力，难以保障汽车碰撞过程中乘员的安全。因此，为了更好的对薄壁结构与铝蜂窝材料进行优势互补，将铝蜂窝作为薄壁结构的填充材料，形成新颖的蜂窝填充结构，不仅可以有效增强薄壁结构的吸能性，更能够提高薄壁结构的耐撞性。本文基于数值仿真与实验相结合的方法，在前人对薄壁结构以及蜂窝材料的研究基础之上，利用显式有限元与耐撞性分析的相关理论，采用近似模型技术与数值优化的设计方法，对蜂窝材料填充薄壁结构进行了耐撞性的分析研究与优化设计。本文的研究内容主要围绕以下几方面展开： 首先，基于目前道路交通环境的复杂多变，本文在对蜂窝材料填充薄壁结构进行耐撞性的分析研究中，采取了多工况（不同冲击角度与不同冲击速度）的耐撞性仿真分析，并结合实验及对比研究，得到了在多工况的冲击载荷作用下，薄壁管及蜂窝填充薄壁结构的比吸能和峰值应力的变化规律。其次，构建Kriging近似模型，对薄壁管及蜂窝填充薄壁结构进行单目标优化设计。结果表明，蜂窝填充薄壁结构的耐撞性要优于薄壁管。最后，为了更进一步的提高比吸能、降低峰值应力，本文还提出了一种新型的结构，即梯度蜂窝填充薄壁结构，并对其耐撞性能进行了研究。经过一系列的参数分析和优化设计后发现：梯度蜂窝填充薄壁结构有着比传统均匀蜂窝填充薄壁结构更优异的耐撞性能。 由本文的研究可知，蜂窝材料填充薄壁结构特别是梯度蜂窝材料填充薄壁结构在汽车碰撞安全领域中有着更为广阔的应用前景。除此之外，本文的一些研究成果也对多胞材料填充薄壁结构在汽车车身耐撞性方面的研究，开辟了崭新的思路。 |
| 作者： | 林青霄 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华侨大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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