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冲压成形历史对车身帽型结构件及整车碰撞性能的影响研究
| 论文题名： | 冲压成形历史对车身帽型结构件及整车碰撞性能的影响研究 |
| 关键词： | 轿车车身;帽型结构件;成形历史;碰撞仿真;冲击试验 |
| 摘要： | 随着现代汽车技术的高速发展，汽车安全与节能、环保已经成为当今汽车业发展的三大主题。汽车被动安全性主要取决于车身的结构设计和合理选材，其研究主要有试验和仿真两种方法。目前为止，如何提高碰撞仿真精度是汽车被动安全性研究的一大难点。车身结构件和覆盖件大部分经冲压成形制造，随着先进高强钢在轿车车身上的广泛应用，其优异的成形性能必然导致在成形过程产生冲压件的厚度变化、塑性应变和残余应力等，这些因素会影响车身结构的碰撞性能，然而传统碰撞仿真分析中很少考虑成形历史因素。因此，本文在进行碰撞仿真分析之前，对结构件进行预成形分析，将所得的成形历史因素引入结构碰撞仿真分析中，以期获得更接近实际的仿真模型和更可靠的模拟结果，为提高碰撞仿真精度提供一定的参考。本文主要的研究内容和结论如下：1)针对车身主要吸能部件大部分为帽型结构件这一特点，采用DP590先进高强钢设计了一组简化帽型结构件进行冲击试验研究，对比分析冲压成形对碰撞性能的影响。帽型结构件分别通过折弯和冲压两种工艺制作，与冲压不同的是折弯不会对结构的材料属性以及板料厚度产生明显影响。试验结果表明冲压成形历史对帽型结构件的变形模式以及吸能效果都有较大影响，尤其是对结构件的轴向变形造成扰动。2)采用一步成形和增量法对帽型结构件进行冲压成形仿真，将成形历史引入原始碰撞仿真模型建立包含成形历史的帽型结构件碰撞仿真模型。研究表明一步成形法虽然在成形性方面没有增量法精确，但其计算效率高，对碰撞仿真精度的影响在可接受范围内，适合在工程实际中应用。最后，碰撞仿真结果与试验结果的对比表明考虑成形历史的碰撞仿真结果与试验结果更为接近。3)针对整车结构件的复杂性和多样性，以某国产轿车为例，对其进行传统的碰撞仿真分析，提取关键吸能结构件进行一步成形分析，将成形历史引入原始模型，进行引入成形历史的碰撞仿真。两种碰撞仿真结果的对比表明成形历史对关键吸能部件的变形以及车身前部结构吸能都有较大影响，不考虑成形历史的影响会导致整体吸能量相差接近10%，考虑成形历史的B柱加速度曲线与试验结果更接近。基于上述分析，考虑关键吸能结构件的成形历史是提高整车碰撞仿真精度的必要条件。 |
| 作者： | 曾鹏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 朱平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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