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基于顶压及侧碰安全性的B柱结构优化设计
| 论文题名： | 基于顶压及侧碰安全性的B柱结构优化设计 |
| 关键词： | 侧面碰撞;优化设计;高强度钢;结构刚度;轿车车顶 |
| 摘要： | 在车顶挤压和侧面碰撞中，B柱作为主要的承载部件，抵抗车顶结构和侧面结构发生的大变形，对保护乘员安全和提高车身车顶及侧面结构的耐撞性能起到重要的作用。因此，B柱结构的优化设计对提高车顶强度和侧面碰撞安全性能具有重要意义。 本文以某轿车为研究对象，建立了整车顶压和整车侧面碰撞的数值分析模型，并分别将仿真结果与试验结果对比，验证模型的准确性。分析结果显示，由于B柱结构刚度及其分布情况的不合理导致了整车车顶强度和侧面碰撞安全性能较差。该车型的车顶强度处于较低水平，侧面碰撞的侵入量和侵入速度都偏大，其碰撞安全性能有待提高。同时，对B柱结构在侧面碰撞下三种典型的变形模式进行了分析，并研究了采用高强度钢结构的顶压性能设计策略。 本文综合考虑到车顶强度和侧面碰撞的安全性能，对某型轿车的B柱结构进行优化设计。采用高强度钢结构和拼焊板技术将B柱内外板分成上下两部分进行焊接。将四块拼焊板的高强度钢选型和厚度作为离散设计变量，同时对材料成本、车顶最大承载作用力、B柱侵入速度和侵入量进行约束，建立B柱结构优化的数学模型。采用移动最小二乘法构造近似模型，结合遗传算法对B柱拼焊板结构进行优化设计。 结果表明：在材料成本基本保持不变下，采用高强度钢和拼焊板的B柱结构有效地减少了结构总质量，降低了13.8％；在侧面碰撞工况中，B柱结构刚度的合理分布使其侵入速度和侵入量分别减小了5.6％和3.8％，并获得合理的变形模式。同时，乘员最大AIS均值降为2.967。在顶压工况中，车顶承载能力提高18.5％。最终，在实现了B柱结构轻量化的同时，有效地提高车顶强度及侧面碰撞的安全性能。 |
| 作者： | 陈新 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 韩旭;雷飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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