详情

原文传递汽车耐撞性的数字仿真及其优化

论文题名：	汽车耐撞性的数字仿真及其优化
关键词：	汽车安全设计;耐撞性分析;有限元仿真;吸能盒;结构设计
摘要：	近年来随着汽车保有量的增加，交通事故也愈加频繁，人们越来越重视汽车碰撞安全性能，汽车耐撞性设计作为汽车被动安全的重要组成部分，越来越受到企业的重视。深入对汽车耐撞性的研究，有利于提高汽车行业整体的碰撞安全性能。　　本文针对某款国产轿车进行了有限元碰撞分析，并对其进行耐撞性的优化设计，最终提高了其碰撞安全性能，具体内容如下。　　（1）按照企业网格划分标准，利用有限元软件Hypermesh对整车进行网格划分，并且基于法规建立了整车正面碰撞有限元模型，运用显式动力分析软件LS-DYNA，对其进行仿真分析，得到了碰撞结果。　　（2）重点分析了汽车主要吸能部件在碰撞中的变形，针对其变形特点，对汽车前防撞梁及纵梁进行局部加强，仿真结果表明，汽车B柱加速峰值与原结构保持一致，并没有因结构加强而大幅上升，并且前围板侵入量也有所下降，达到了改进的目的。　　（3）通过从正碰模型结果中提取节点信息，建立了可替代整车碰撞模型的子模型，该子模型包括左侧吸能盒、部分前防撞梁以及左侧纵梁。通过与原车模型对比，验证了子模型建立的准确性。　　（4）基于延长碰撞吸能区域的思想和波纹管的吸能特性，设计出了双层波纹管样式的吸能盒结构，该结构由外层大波纹管和内层小波纹管两部分组成。外层波纹管与内层波纹管相比，厚度较厚、材料强度较强。将吸能盒结构代入到子模型中，利用自适应响应面优化算法对大、小波纹管的厚度进行优化设计，得到了最终设计的大、小波纹管的最优厚度。　　（5）将设计的吸能盒带入到整车进行仿真实验，得到了实验结果。与原吸能盒结构相比，设计出的吸能盒结构吸收能量比原结构提高了14.2％，整车B柱下端加速度峰值下降了21.7%，汽车前围板最大侵入量减少了7mm，验证了新型吸能盒结构的可行性。同时通过最优解子模型与整车模型对比来看子模型吸能盒的变形和吸能都比较吻合，更进一步说明了运用子模型方法设计吸能盒是一种切实可靠的设计方法。同时，通过整车正面40%碰撞的仿真对比可知，在非纵向压溃变形的情况下，新吸能盒吸能与原车保持一致，进一步说明了新吸能盒结构吸能的可靠性。　　整体来看，通过结构局部加强和吸能盒结构设计，整车B柱下端加速度峰值由55g下降到44.2g，前围板侵入量由142mm下降到115mm，说明了本文设计方法的正确性，同时也为汽车设计提供了一个设计思路。
作者：	谭皓文
专业：	机械设计及理论
导师：	雷刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文