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原文传递汽车车身侧翻耐撞性分析及优化

论文题名：	汽车车身侧翻耐撞性分析及优化
关键词：	汽车车身;侧翻工况;耐撞性分析;扭转模态;侧围结构
摘要：	汽车侧翻是一种严重的交通事故，尤其是客车和SUV侧翻会造成严重的人员伤亡。本文针对SUV和客车的侧翻被动安全进行研究，对客车的侧翻耐撞性能进行分析和改进；兼顾SUV轻量化和平顺性，对SUV侧翻时顶部压溃耐撞性进行优化研究，有效提高了SUV和客车的侧翻被动安全性能。　　首先，根据客车侧翻试验标准ECER66建立客车车身段侧翻有限元仿真模型并进行验证。基于仿真结果进行分析，客车侧立柱和腰梁的连接处是主要吸能和变形的部位。将局部梯度函数变厚度结构应用于客车侧立柱上，通过对比发现车身变形量减小了12.21%，冲击力峰值减小了6%且第二次冲击力峰值更小且更平缓。　　然后，对某款SUV的整车有限元模型进行简化并进行验证。建立SUV的Adams动力学模型，按照目前使用较为广泛的车辆侧翻工况进行仿真。通过对比仿真结果选取较为高效和准确的准静态顶部压溃试验为后续的试验工况。本文采用贡献度分析法找出对侧翻耐撞性影响较大的侧围结构和顶部结构并进行改进。在A柱和B柱中添加加强板，结果表明改进后刚性墙最大接触力增加了13.75%，质量只增加了1.05kg且一阶扭转模态基本不变。　　最后，考虑SUV轻量化和平顺性要求，进行SUV侧翻耐撞性多目标混合粒子群优化。对关键结构建立材料-结构一体化设计优化模型，采用遗传算法对径向基神经网络的超参数进行优化，并将其用于建立最大接触力、结构质量和一阶扭转模态的代理模型。提出结合人工免疫的多目标混合粒子群优化算法并将其应用于材料-结构一体化设计优化模型。通过对比分析发现结合人工免疫的混合粒子群优化算法得到的Pareto解集具有更好的多样性和精度，采用TOPSIS筛选出Pareto解集中的最优折中解，相比于优化前结构质量降低34.5%，刚性板最大接触力提高18.7%且车身一阶扭转模态在可接受范围内。
作者：	张森皓
专业：	车辆工程
导师：	翁建生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京航空航天大学
学位年度：	2020