原文传递
基于儿童行人头部损伤防护的发动机罩新材料和新结构研究
| 论文题名： | 基于儿童行人头部损伤防护的发动机罩新材料和新结构研究 |
| 关键词： | 头部损伤防护;发动机罩;碰撞模型;厚度渐变;夹层复合材料 |
| 摘要： | 行人是道路交通事故中最容易受到伤害的群体，伤亡率相当高，儿童是行人事故高发群体之一。有关数据表明，儿童数量只占人口总数的18％，但伤亡人数却占行人事故总伤亡人数的三分之一。行人的头部是行人事故中致死率最高的部位，而儿童头部在遭受碰撞时，接触发动机罩的可能性较大。全球技术法规GTR9和欧盟法规EC78/2009已经对发动机罩儿童行人头部保护提出了具体的要求，因此，提高发动机罩的儿童行人保护性能至关重要。 汽车的轻量化已成为目前的发展趋势，大量的轻质材料被应用到汽车车身上，但研究人员在进行发动机罩的轻量化研究时往往忽略了发动机罩的儿童行人保护性能。因此有必要进行基于汽车轻量化的新材料和新结构发动机罩的儿童行人保护性能研究。 铝合金和复合材料是目前汽车轻量化设计常用的材料，本文基于有限元理论建立了儿童行人头部与汽车发动机罩的碰撞模型，该模型通过与真实试验对标分析，验证了其有效性。基于碰撞模型探讨了轻质新材料发动机罩的行人友好性能，针对其在行人保护方面的不足，对发动机罩进行了结构改进和优化。 铝合金材料密度低、力学性能优良，是一种应用较广的汽车轻量化材料。论文对比了铝合金发动机罩和碳素钢发动机罩的行人保护性能。对铝合金发动机罩的结构进行优化改进，提出辐射加强筋和梯形夹芯两种刚度更均匀、吸能更充分的发动机罩内板结构，并在发动机罩的铰链加强板处设计吸能结构，使其在满足静态刚度要求的基础上进一步提高行人友好性能。 复合材料具有质量轻，强度高等优点，在航空航天和汽车领域逐渐得到应用。论文根据夹层结构的力学性能特点和结构形式提出了中间层为PVC泡沫塑料，上下面板为碳纤维复合材料的夹层复合材料结构。建立模型并验证建模方式的正确性。研究了夹层复合材料的各项参数对行人头部保护的影响程度，并运用旋升法确定面板与中间层的最佳厚度组合。将夹层复合材料发动机罩代入原车模型，按照法规要求进行仿真试验，用儿童头部冲击器撞击发动机罩的危险点，并与原碳素钢发动机罩对比。仿真结果表明，新型发动机罩能有效保护儿童行人，且仍可通过结构设计降低发动机罩的质量和材料用量。因此，提出厚度渐变型夹层复合材料发动机罩结构，并采用仿真的方式证明了方案的可行性，并对其进行静态刚度校核，静态刚度明显提高，质量也比原发动机罩降低77.9%，有利于汽车轻量化设计。 |
| 作者： | 刘志莹 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 黄晶 |
| 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 |
检索历史
应用推荐
