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碰撞吸能元件耐撞特性的数值研究
| 论文题名： | 碰撞吸能元件耐撞特性的数值研究 |
| 关键词： | 汽车安全;车身结构;吸能元件;耐撞特性;数值分析 |
| 摘要： | 汽车安全是目前面临的社会热点问题之一，如何提高汽车在发生碰撞时的耐撞性已成为被动安全研究中的一个关键环节。车身耐撞性研究主要研究在发生碰撞时车身吸能元件的吸能特性，金属薄壁构件作为最传统、最有效的吸能元件，在车身吸能装置中已得到广泛的应用。除受构件本身的材料特性影响外，薄壁构件的吸能特性还与构件的截面形状和大小、壁厚和诱导结构等结构几何参数密切相关。因此，研究薄壁构件的耐撞性与上述参数间的关系将对改善汽车碰撞性能和优化结构设计起到了关键的作用，对汽车安全性设计具有重要的指导意义。 本文首先综述了国内外汽车车身结构耐撞性研究的进展和现状。在展开吸能元件耐撞性数值研究之前，对汽车碰撞有限元建模过程中的各种因素对仿真结果精度的影响进行研究，来探讨如何通过约束各建模因素来提高仿真精度。随后研究了薄壁直梁结构参数对其吸能特性的影响，对常用的吸能元件耐撞性评价指标和结构设计参数进行了总结，对其壁厚、截面形状和大小、诱导结构等几个主要结构参数进行讨论，初步确定薄壁直梁结构设计的基本原则。最后建立单帽薄壁构件准静态仿真模型，以LS-DYNA作为计算工具，对其耐撞性能进行仿真分析。基于试验设计技术，选定结构参数设计空间内一系列离散的设计样本点，通过对试验结果提取分析数据，对单帽薄壁直梁件平均压溃力与结构的几何和材料参数间的可能函数关系进行回归分析研究。 针对复杂截面的薄壁梁理论难以推导其平均压溃力等耐撞性参数的数学表达式的问题，本文提出一种基于回归分析与显示有限元分析相结合的数值求解技术的方法来解决此类难题。以帽形薄壁梁为例，通过回归分析建立的平均压溃力模型与仿真分析结果和塑性铰分析得到的理论公式间的对比分析，验证了此类方法在耐撞性参数研究中的可行性和有效性，为今后吸能元件耐撞性设计及整车碰撞仿真提供参考。 通过本文研究表明，运用统计学方法回归分析与显示有限元分析相结合的数值求解技术来研究吸能元件耐撞性问题，不但可以避免大量试验而提高效率，而且结果拟合精度高；对于结构耐撞性设计参数研究具有重要的参考价值。 |
| 作者： | 乔振 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 龚志辉;高晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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