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基于三维负泊松比结构的吸能盒设计与优化
| 论文题名： | 基于三维负泊松比结构的吸能盒设计与优化 |
| 关键词： | 汽车保险杠;吸能盒;负泊松比;结构设计 |
| 摘要： | 吸能盒作为汽车保险杠系统的一部分，当汽车发生低速碰撞时可以有效地吸收碰撞能量减小事故对于车身其他部件的损坏，因此吸能盒的性能对于提高汽车低速碰撞安全性、降低车辆维修成本有着至关重要的作用。为了提高吸能盒在汽车低速碰撞情况下的力学表现、降低吸能盒质量，本文采用了一种新型负泊松比多胞结构设计吸能盒。 本文首先通过对负泊松比多胞结构应力应变曲线及其变形特点的研究，对负泊松比吸能盒特性进行了讨论。随后采用最优拉丁超立方的方法在吸能盒的设计空间内选取样本点，并进行定速冲击模型。依据样本点的仿真结果分析吸能盒设计变量对吸能盒质量、内能以及碰撞反力的影响。最后，联合三阶响应面函数与NCGA遗传算法对其进行优化。优化结果满足RCAR(Research Council for Automobile Repairs)标准。 为了进一步降低负泊松比吸能盒质量，本文将功能梯度概念引入吸能盒的设计当中。文中根据不同相对密度情况下负泊松比多胞结构的力学表现，建立了梯度负泊松比吸能盒。并且，联合三阶响应面函数与NSGA-II遗传算法对梯度负泊松比吸能盒进行优化。优化结果满足RCAR标准，且与负泊松比吸能盒相比质量有所降低。 为了验证梯度负泊松比吸能盒的实际应用效果，本文最后将梯度负泊松比吸能盒安装到保险杠系统之中并经过 RCAR标准中40%偏置碰撞法规对其进行模拟。由于保险杠几何形状的关系，本文设计了连接装置用以连接吸能盒与保险杠。模拟结果满足标准。 本文结果证明了：联合响应面函数与优化方法可以有效地提高结构优化效率；采用新型负泊松比多胞结构设计吸能盒可以满足RCAR标准；功能梯度概念可以进一步提高负泊松比吸能盒力学性能并降低质量；新型负泊松比多胞结构在吸能盒的设计上具有较强的实用性。 |
| 作者： | 杨星 |
| 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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