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新型折痕式吸能盒能量吸收特性研究与结构优化设计
| 论文题名： | 新型折痕式吸能盒能量吸收特性研究与结构优化设计 |
| 关键词： | 汽车保险杠系统;折痕式吸能盒;能量吸收;结构设计 |
| 摘要： | 吸能盒是汽车保险杠系统主要吸能部件，可通过其自身的塑性变形吸收碰撞时产生的巨大冲击能量从而保护车内人员和物品的安全。因此开展吸能盒的创新设计和优化研究对汽车安全性能的提升具有重要的实际应用意义。本文将折纸结构引入吸能盒的结构设计中，提出一种新型折痕式吸能盒，并对其结构进行优化设计。具体内容如下: 1、设计了一种新型折痕式吸能盒并对其进行了参数化建模。首先，通过在薄壁管上引入折痕纹路提出了一种新型折痕式吸能盒。然后，对其进行几何参数分析，得到了吸能盒结构的独立参数以及参数之间的关系，从而唯一确定了吸能盒结构几何尺寸。其次，通过APDL建立了吸能盒轴向压缩仿真模型，并采用LS-DYNA对其进行求解，对比了初始折痕式吸能盒与传统方形吸能盒的碰撞性能，得到了新型折痕式吸能盒的吸能特性。最后，通过灵敏度分许方法分析了折痕式吸能盒结构参数对其吸能性能的影响大小，为后续的代理模型建立及优化设计奠定基础。 2、对折痕式吸能盒进行了多目标结构优化设计。首先，确定了折痕式吸能盒多目标优化设计问题的设计变量、优化目标和约束条件。然后，采用最优拉丁超立方试验设计方法和径向基函数，建立了折痕式吸能盒各性能指标与设计变量之间的代理模型。其次，采用微型多目标遗传算法对优化问题进行求解并通过局部加密方法提高代理模型精度以保证结果的准确性。最后，通过优化结果证明该优化设计的有效性。 3、对折痕式吸能盒进行了多目标可靠性优化设计。首先，确定了折痕式吸能盒多目标优化问题的设计变量、区间变量、随机变量以及优化目标与可靠性约束。然后，采用微型多目标遗传算法对基于概率-区间混合模型的吸能盒可靠性优化问题进行求解。最后，通过可靠性优化结果证明该优化设计的有效性。 |
| 作者： | 陈德 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 刘鑫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长沙理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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