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吸能盒焊点有限元模拟及其位置优化研究
| 论文题名： | 吸能盒焊点有限元模拟及其位置优化研究 |
| 关键词： | 吸能盒;焊点;有限元模拟;位置优化;碰撞性能 |
| 摘要： | 我国汽车的数量随着人民生活水平的提高和国内道路状况的改善而不断增加,同时,汽车碰撞事故也成增长的趋势。在这种背景下,对汽车及车内乘员保护的重要性也就不言而喻。汽车发生碰撞时,其车身连接的失效将严重影响整车的碰撞性能。而车身结构中最主要的连接形式是电阻点焊,所以对焊点模拟的研究对提高汽车碰撞的模拟精度有非常重要的意义。 本文以吸能盒的焊点为研究对象,通过对多种焊点模拟方法优劣的探讨确定不同情况下的最佳焊点模拟方法,然后采用最佳的焊点模拟方法对焊点分布位置进行研究,通过减少车身焊点的数量降低汽车的生产成本。具体的研究工作总结如下: 首先,采用高强度与低强度梁单元对焊点进行模拟,使用HyperMesh进行汽车吸能装置简化模型的建立、网格的划分、各种参数的设置等操作,并导出关键字文件供LS-DYNA3D软件进行计算。在吸能盒吸能特性的四个评价参数中,两个模型的最大变形量相同、最大碰撞力相近,而最大吸能量和平均碰撞力两个参数相差非常大,说明焊点的模拟方法对吸能装置的模拟精度有非常大的影响。 其次,以帽型梁为研究对象,使用HyperMesh建立采用九种焊点单元模拟焊点的有限元模型。在ANSYS中分别进行计算模拟分析后,综合考虑模拟精度、建模工作量以及对焊点断裂的模拟情况三个因素确定最佳的焊点模拟方法,即焊点会发生断裂时使用单个梁单元模拟焊点,而焊点不会断裂时则使用刚性梁单元。 最后,使用刚性梁单元模拟焊点,获得吸能盒对焊点密度的要求以及在OptiStruct中使用拓扑优化技术对焊点位置的评估结果后,确定四种新的焊点分布方案。经过四个模型碰撞模拟的结果比较,最佳焊点分布方案为6个焊点分布方案,该方案既能满足吸能要求,同时焊点数量也最少。 |
| 作者： | 张欢 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 王辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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