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某轿车碰撞安全性能分析与优化研究
| 论文题名： | 某轿车碰撞安全性能分析与优化研究 |
| 关键词： | 车辆碰撞;安全性能;多目标优化;结构优化 |
| 摘要： | 车辆碰撞安全性能关系到每一位驾乘人员的生命安危，面对日益严峻的道路交通环境，当车辆发生交通事故并且碰撞不可避免时，良好的耐撞性是保障乘员生命安全的最后一道防线，因此车辆的碰撞安全性能研究始终是车辆研发过程中的重要内容。本文在总结国内外车辆碰撞安全技术的基础上，以某国产轿车的车身为研究对象，采用多目标优化和结构优化的方法，进行了车身碰撞安全优化研究。本文主要的研究内容如下: (1)车身有限元建模与碰撞仿真分析。基于有限元碰撞仿真理论，运用Hypermesh软件对某轿车车身CAD模型进行几何清理，网格划分，材料属性设置和控制参数设置等前处理工作，建立了车身有限元模型。使用LS-DYNA求解器进行了50km/h速度下的车身正面100％刚性墙碰撞仿真，验证了有限元模型的有效性，针对车身变形情况，关键零件变形型式，车辆前端碰撞力，B柱速度及加速度，前围板侵入量以及车身模态频率进行了分析，以此作为车身碰撞安全优化研究的基础。 (2)基于6σ可靠性准则的车身碰撞安全多目标优化。选取车身前部9个关键零件厚度作为车身碰撞安全优化的设计变量;考虑车辆轻量化和舒适性的要求，以车身质量与车身一阶扭转模态频率为约束条件;选择刚性墙反力均方根植，吸能比，前围板侵入量，B柱加速度峰值为优化目标;为了减小设计变量扰动对优化结果的影响，采用6σ可靠性设计准则，建立车身碰撞安全多目标可靠性优化模型。运用最优拉丁超立方实验设计方法，结合径向基(RBF)神经网络构建近似模型，通过改进非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对车身进行了碰撞安全多目标优化。经优化后，车身碰撞安全性能得到了提高，同时优化方案的质量水平也满足可靠性要求。 (3)面向碰撞安全的前纵梁结构优化。通过建立前纵梁简化有限元模型，对变形量小、刚度要求大的前纵梁后端进行了拓扑优化;针对碰撞过程中，横向变形位移大、溃缩不完全的前纵梁中段，采用预变形的方法，开设了诱导槽。经过有限元仿真验证，前纵梁结构优化之后，对比原有关键零件厚度优化方案，车身碰撞安全性能得到了进一步的提升。最终形成的优化方案与车身初始状态的有限元碰撞仿真结果相比，整车质量没有变化，车身一阶扭转模态频率提高了0.56％，刚性墙碰撞反力均方根植下降了10.8％，吸能比提高了3.7％，前围板侵入量减少了5.8％，B柱加速度下降了18.2％，优化方案显著地提高了车辆碰撞安全性能。 |
| 作者： | 杨明森 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵树恩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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