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碳纤维车身结构精细化仿真设计与优化
| 论文题名： | 碳纤维车身结构精细化仿真设计与优化 |
| 关键词： | 汽车车身;碳纤维材料;结构优化;仿真设计;耐撞性能 |
| 摘要： | 汽车车身轻量化和耐撞性是衡量汽车品质的一项重要指标，如何兼顾好两者的关系，是汽车工程领域的重要课题。复合材料由于其优异的性能，应用日益广泛，是解决轻量化和耐撞性问题的有效途径。车身前端的关键部件，对汽车碰撞安全性能起着至关重要的作用。本文基于某车型纯电动车碳纤维车身做了如下研究： 首先，论文对某车型车身所用CFRP材料，按照ASTM测试标准制备试件，开展准静态拉伸、压缩和剪切测试，并针对所得到的材料性能曲线进行数据处理，获得材料参数。再运用LS-DYNA进行CFRP静态拉伸数值仿真，校核破坏失效模式，对标载荷位移曲线，确定CFRP具体参数，为后续碰撞仿真的材料参数做准备。 其次，论文基于C-NCAP法规进行车身结构的正面全款碰撞仿真。在前处理软件Hypermesh中建立整车有限元模型，利用LS-DYNA进行碰撞仿真，分析车身结构的碰撞安全性能。结果基本满足安全性能指标，如驾驶舱入侵量、座椅加速度、前端吸能量和电池箱损伤情况。且在碰撞过程中外载移除后，复合材料的的前机舱盖变形恢复，表现出优异的韧性。而前端的吸能量为28.6%，主要吸能部件的性能有待提高。 最后，论文根据汽车耐撞性能关键部件的详细变形和吸能情况分析，对防撞梁、吸能盒和纵梁进行多目标优化设计。本文选用拉丁超立方试验设计法设计三个部件的厚度值，通过LS-DYNA计算后建立kriging整车碰撞代理模型，利用遗传算法求出最优解集，选取最大限度保证整车的碰撞安全性能同时吸能量最佳减轻车身重量的解。 研究结果表明，车身所用的CFRP材料在碰撞仿真中展现了优异的韧性、吸能性。通过对汽车耐撞性关键部件的优化设计，入侵量减小7mm，吸能量增加10.37%，减重3.85%。 |
| 作者： | 白云静 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 侯文彬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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