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变厚度复合材料汽车防撞梁优化设计研究
| 论文题名： | 变厚度复合材料汽车防撞梁优化设计研究 |
| 关键词： | 碳纤维;环氧树脂;复合材料;汽车防撞梁;优化设计 |
| 摘要： | 汽车车身轻量化和耐撞性的研究，对于汽车产业的可持续性发展有着重大意义。复合材料在汽车车身结构上的应用是实现汽车轻量化的一个有效途径，随着复合材料性能的提高，其应用也将越来越广泛。本研究基于我国GB17354-1998保险杠低速碰撞法规，将碳纤维/环氧树脂复合材料应用于汽车防撞梁上进行了如下研究: 首先，论文按照我国GB17354-1998保险杠碰撞安全法规的要求，建立两种材料的汽车防撞梁的低速碰撞有限元模型。在角度及正面两种低速碰撞工况中，分别从材料失效、碰撞器侵入量、吸能盒截面力、前保险杠系统的吸能及比吸能等性能指标方面对两种材料的防撞梁的耐撞性能进行对比分析。 其次，论文根据层合板复合材料的结构特点和汽车防撞梁在两种碰撞工况中的受力及变形特点，提出一种变厚度设计方法，即在防撞梁结构中分区设计不同的厚度。将防撞梁截面厚度及加厚区域长度作为设计变量，通过采集试验点构建关于吸能盒截面力、防撞梁质量的Kriging代理模型，利用NSGA-Ⅱ算法对该代理模型进行多目标优化求解。 最后，论文在变厚度优化设计流程中将实际交通事故中所有可能发生的碰撞工况全部考虑进去。将各种碰撞工况发生的概率转化成优化目标的加权系数，通过这些加权系数将各碰撞工况的截面力及比吸能统一为单一量，即加权截面力和加权比吸能，然后分别构建这两个加权目标值的Kriging代理模型，采用遗传算法对代理模型进行寻优求解。 研究结果表明，变厚度设计能够使防撞梁的质量合理布置，使其在角度和正面两种低速碰撞工况中耐撞性能同时得到提高。在变厚度设计的基础上考虑多工况的优化设计，可以进一步提高耐撞性能，使优化结果更具有实际意义。 |
| 作者： | 张振明 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨旭静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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