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纯电动客车侧翻的结构安全性研究与优化设计
| 论文题名： | 纯电动客车侧翻的结构安全性研究与优化设计 |
| 关键词： | 纯电动客车;侧翻性能;动力电池系统;结构安全;管内填充;优化设计 |
| 摘要： | 客车作为公共交通及团体运输的一种重要交通运输工具，对缓解城市交通压力起着至关重要的作用。然而也正是因客车载客量较大这一特点，一旦出现安全事故，极易造成重特大事故。在对客车典型事故类型研究中发现，翻滚事故尤其是侧翻事故在道路交通事故死亡人数中占据较大比例。客车侧翻事故中人员伤亡大多是因车顶塌陷、车体局部结构凹陷造成车身骨架侵入生存空间。如何提高车身刚度尤其是上部结构刚度成为提升侧翻性能的重中之重。 本文以某款7m纯电动考斯特客车为研究对象，在HyperMesh中建立包含动力电池系统的侧翻碰撞有限元模型，然后通过LS-DYNA进行仿真分析。以整车侧翻安全性及车身骨架、动力电池系统在侧翻过程中的变形为基础，以ECE R66法规为目标对整车进行结构安全性研究与优化设计。论文主要研究内容如下： 首先，建立整车骨架有限元模型并在四种典型工况下对其进行静力学分析。同时对整车的低阶模态进行分析。上述分析可使研究人员对整车强弱及结构的合理性有一个初步且直观的了解。然后根据ECE R66法规的要求在所建立模型中添加生存空间、翻转平台、刚性地面等附件将其转化为侧翻碰撞有限元模型并进行仿真分析。 其次，根据侧翻碰撞过程中的能量曲线趋势判断仿真分析的有效性。并通过实车测试结果与仿真分析结果对比的一致性加以证明。观测整车变形云图及车身结构的变形量确定薄弱位置，以生存空间余量作为评价标准。同时以动力电池系统在侧翻过程中的安全性为出发点，对动力电池自身变形及电池内部的跳动进行测量。 最后，针对生存空间被侵入的位置进行针对性加强（采用高强钢、增加壁厚、增加截面规格、增加补充板），对改进方案进行仿真分析。改进方案仿真分析结果表明，方案符合ECE R66法规要求。在改进方案的基础上研究管内填充对整车侧翻安全性的影响。结果表明，选择结构泡沫作为填充材料，在三点弯曲试验中填充结构泡沫的方钢最大试验力较空方钢提高33.27%，最大屈服力较空方钢提高17.79%。在腰梁与侧围立柱、顶横梁与侧围上纵梁连接处填充结构泡沫进行侧翻仿真，生存空间余量提升明显，尤其在侧围后立柱生存空间余量由3.48mm增加到26.11mm。 |
| 作者： | 黄飞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 于国飞;李瑞锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门理工学院 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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