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基于行人保护的汽车前端吸能结构优化
| 论文题名： | 基于行人保护的汽车前端吸能结构优化 |
| 关键词： | 腿部保护;汽车前端;吸能结构;钢制吸能板;有限元模型 |
| 摘要： | 近年来随着我国汽车保有量的持续快速增长，加上中国城市人口稠密，道路资源不足，导致道路交通异常拥挤，人车混杂的交通状况越来越普遍，这些都极大地增加了行人-车辆碰撞交通事故的发生频率。行人与汽车发生碰撞时，行人腿部将与汽车前端结构发生直接接触，是受伤风险最高的部位，因此对汽车前端结构进行基于行人腿部保护的研究具有必要性和紧迫性。论文选题具有理论意义和实用价值。 论文首先在前处理软件Hypermesh中建立了整车与腿部的有限元碰撞模型，利用LS DYNA软件求解计算。通过对计算结果进行基于质量缩放和能量的分析检查，验证了有限元模型设置的准确性。为缩短计算时间，将整车模型进行简化，通过对比整车与简化模型的腿部伤害值，验证了简化模型的准确性。分析计算结果发现该车前端结构的行人腿部保护性能较差，需要对其进行优化。 然后，在该车前端结构中引入泡沫材料作为缓冲吸能结构，对5种不同发泡率EPP泡沫材料吸能结构进行了分析计算，选取了一种对行人腿部保护最优的材料。在此基础上，讨论了泡沫吸能结构截面形状对该车行人腿部伤害值的影响。对比原车发现，添加泡沫吸能结构不能改善该车的行人腿部保护性能。对泡沫吸能结构的吸能特性进行了分析，预估了泡沫吸能结构所需的吸能空间，发现泡沫吸能结构吸能效率较低，不适合在吸能空间不足的情况下发挥吸能性能。 最后，根据该车结构导致的行人腿部伤害值，提出了一种适合该车的伤害指数归一化系数求取方法。为了提高该车前端结构的行人腿部保护性能，引入了吸能效率较高的钢制薄壁吸能结构。基于行人腿部保护，对其进行截面形状优化，得出了最优的截面形状。在此基础上，对其进行材料和厚度匹配优化，分别对6种不同材料的钢制薄壁吸能结构进行了厚度优选。优化后计算结果对比原车，胫骨加速度降低了16.83％，膝部弯曲角降低了2.57%，膝部剪切位移增加了71.17%，行人腿部综合伤害指数降低了21.28%，汽车前端结构的行人腿部保护性能得到大幅提高。钢制薄壁吸能结构吸能效率较高，相比于泡沫吸能结构，更适合在吸能空间不足的环境中充分发挥吸能效果。 |
| 作者： | 吕伟东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 徐中明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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