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汽车前防撞梁总成安全性能分析与轻量化设计
| 论文题名： | 汽车前防撞梁总成安全性能分析与轻量化设计 |
| 关键词： | 汽车前防撞梁总成;轻量化设计;安全性能;有限元模型 |
| 摘要： | 汽车前防撞梁总成作为保护车内人员安全和汽车前端安全的第一道防线，在发生碰撞时防撞梁总成能够有效吸收碰撞能量，减少对汽车前端重要零部件的损伤和车内人员的伤害。另一方面，随着环境污染日益严重和不可再生能源逐渐消耗，为了节能减排，汽车轻量化设计成为当下人们关注的热点。防撞梁总成作为汽车车身的重要零部件，对其进行轻量化设计能有效减少车身的质量。在汽车设计中，轻量化和安全性能是一对矛盾，如何兼顾安全性能和轻量化效果成为当下研究的重难点。对防撞梁总成进行多工况的安全性能分析及结构参数的优化是一个可行的途径，可为防撞梁总成的设计提供借鉴。本文主要研究工作主要包括以下几个方面： 抗弯强度和低速碰撞性能分析。本文以某款车的防撞梁总成为研究对象，建立了其三点压弯有限元模型，并以此防撞梁总成为参考建立另一种质量大致相同的弧线形防撞梁总成的三点压弯有限元模型，并进行仿真分析，分析结果表明两种防撞梁总成均满足抗弯强度设计要求，但性能有所差异，选择抗弯强度性能较好的防撞梁总成进一步研究；建立防撞梁总成低速碰撞有限元模型，并使用落锤冲击试验验证了模型的有效性。基于汽车低速碰撞法规和汽车前端事故率，对防撞梁总成进行了正面、角度、偏置三种不同形式的碰撞工况计算分析，得到防撞梁总成满足低速碰撞设计要求，且具有较大的轻量化设计空间。 结构参数对碰撞性能的影响。在正面碰撞工况下分别探讨了吸能盒与横梁的截面形式、厚度、长度对碰撞性能和轻量化效果的影响，确定了吸能盒与横梁的最佳匹配形式，为后文的轻量化设计变量选取奠定了基础。 防撞梁总成轻量化设计。以防撞梁总成为优化对象，把三种低速碰撞工况在实际碰撞中发生的概率作为各低速碰撞工况性能指标的权重，并对碰撞性能指标加权处理为单一的量，综合考虑三种低速碰撞工况和抗弯强度工况，结合径向基神经网络模型、克里金模型、响应面模型等代理模型建立优化数学模型，使用NSGA-Ⅱ优化算法寻优，最终在保证安全性能的前提下，防撞梁总成实现减重12.24%，具有较好的轻量化效果。 |
| 作者： | 田镇明 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 梁伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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