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原文传递某微型纯电动车正面碰撞安全分析与优化

论文题名：	某微型纯电动车正面碰撞安全分析与优化
关键词：	电动汽车;正面碰撞;前纵梁内板;结构优化;吸能特性
摘要：	纯电动汽车的销量因自身的优势逐年攀升，但是相对于传统燃油车而言，它自身也有许多亟待克服的问题。首先，由于电池系统质量较大，纯电动汽车普遍比近似燃油车型增重不少。研究表明，汽车重量每下降10％，能源消耗就会降低10%，二氧化碳排放量也会降低5%-6%。重量增加带来的耗能和污染，与新能源车型环保节能的初衷并不相符。其次，对于纯电动汽车，在满足传统汽车安全性要求的基础上，还要达到电池系统的安全性能要求。电池系统在日常使用中的自燃、短路和电池液泄露等问题让人们对电动汽车的安全性产生了额外的关注。目前我国对于电池系统碰撞安全要求并不完善，电池结构在碰撞过程中的安全性，也正在成为人们研究的焦点。第三，目前许多厂商所推出的纯电动车型都在传统燃油车型的基础上改进而来，缺少针对纯电动车型的正向设计，改型之后在碰撞安全上又面临一些新的问题。针对上述问题，本文主要以减重为目标，优化了一款由传统燃油车改进而来的纯电动汽车的正面碰撞性能。　　在本论文中，首先介绍了电动汽车的发展历程与国内外研究现状，对比了国内外电动汽车碰撞安全方面的标准，提出了我国目前碰撞标准的不足与改进建议。然后简要介绍了碰撞仿真过程中的有限元基本理论，试验设计方法与优化理论，简述了整车有限元碰撞模型建模方法，建立并与实车试验对比验证了整车模型的可信性。　　在优化过程中，首先分析了改型之后纯电动汽车的正面碰撞性能，发现了存在的问题：前纵梁变形不理想，溃缩较少；前围板侵入量较大，威胁乘员安全生存空间；地板及中央通道发生溃缩与变形，门框发生弯折，乘客逃生困难等。　　针对发现的问题，优化过程的第一步对汽车前部部件展开了厚度优化。首先初选10个前部部件，利用拉丁超立方方法选择试验样本点。得到样本点之后利用求解软件计算响应值，利用不同代理模型的优势，建立了粗糙的质量的一阶响应面模型，加速度与吸能量的Kriging模型，经过显著性分析，筛选出了4个关键的前部部件。再次利用拉丁超立方方法选取4个关键部件的样本点，建立了精细的代理模型。将模型导入到NSGA-Ⅱ优化算法中计算得到了优化结果，并与仿真结果对比，验证了可信性。　　在优化优化过程的第二步，针对重要的前纵梁部件进行了结构优化，为了增加溃缩，去掉了加强版，围绕前纵梁内板，增加了两道深5mm宽30mm的诱导槽。最终的优化结果表明，汽车前部部件减重21%，吸能增加16%，加速度峰值降低11.2%。　　本文使用的优化方法计算成本较低，在厚度优化时利用两步优化的方法，减少了计算次数，在满足精度要求的基础上降低了计算成本。在对前纵梁进行结构优化时，没有更换材料，仅仅增加了工艺上可以较为容易实现的诱导槽，去除加强板后又降低了成本。本研究对于降低纯电动汽车的质量和提高碰撞性能具有一定的现实工程意义。
作者：	孔国栋
专业：	车辆工程
导师：	杨易
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文