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商用车驾驶室正碰安全性分析与改进
| 论文题名： | 商用车驾驶室正碰安全性分析与改进 |
| 关键词： | 商用车驾驶室;碰撞安全性;高强度钢;可靠性优化设计 |
| 摘要： | 多年来，商用汽车在我国的交通运输业中发挥着重要的作用，承担着大量的公路运输工作。相比于乘用车，商用车整车质量和结构尺寸都很大，载货时质量会更大，从而导致在发生碰撞事故即使是低速碰撞时也会有很大的碰撞能量。加之现今大多商用车采用平头驾驶室设计，车前部缺乏足够的碰撞变形吸能区，一旦发生碰撞事故，驾驶室车身就会发生严重变形，严重威胁着乘员的生命安全。因此，为了更好地在发生交通事故时对乘员进行保护和适应市场对商用车安全性的要求，开展商用车驾驶室碰撞安全性的研究具有非常重要的意义。 改善驾驶室碰撞安全性可以通过优化设计车身部件几何形状、使用新型材料和合理布置车体结构布局等措施来实现。目前对商用车驾驶室安全性改进主要是通过在驾驶室前下端加装吸能装置、增加影响车体结构抗撞性部件的厚度和增加加强板件等手段来实现。这些改进措施在一定程度上增强了车体结构抗撞性，提高了车身的安全性，但同时也增加了制造成本与车身重量。 本文以某国产重型商用车驾驶室为研究对象，按照ECE R29-03法规要求对其进行正碰仿真分析，分析结果表明该驾驶室在碰撞过程中不能保证乘员生存空间，因此对其进行改进。综合考虑材料成本与车身轻量化，采用高强度钢结构对该驾驶室进行正碰安全性改进设计。运用Sobol’全局灵敏度分析法筛选出了五个对正面碰撞安全性影响最大的部件作为优化变量，然后结合部件的几何形状和载荷类型对这五个部件进行高强度钢材料选型，建立了考虑材料成本和车身轻量化的驾驶室正碰安全性的多目标优化数学模型。运用二次响应面近似模型和非支配排序遗传算法求得该多目标优化问题的Pareto优化解集。结果表明，采用高强度钢结构改进设计后的驾驶室在保证驾驶室乘员生存空间的同时，采用高强度钢结构设计后的部件总质量和材料总成本都有下降，为商用车的安全性设计提供了一种新的参考。 针对确定性优化设计中忽略不确定性因素影响，从而导致优化解出现在约束边界上的问题，结合本文研究内容，考虑板材厚度的不确定性，对驾驶室正碰安全性进行可靠性优化设计。优化结果显示，考虑不确定性因素影响的可靠性优化设计后的驾驶室安全性符合要求，优化的可靠性更高。 |
| 作者： | 李贵涛 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 雷飞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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