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轿车偏置碰撞安全性及前纵梁耐撞性优化研究
| 论文题名： | 轿车偏置碰撞安全性及前纵梁耐撞性优化研究 |
| 关键词： | 偏置碰撞;有限元仿真;轿车前纵梁;耐撞性优化;台车试验;汽车碰撞 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的增长，道路交通事故已经成为一个世界性的社会问题。道路交通事故不但会造成巨大的经济损失，而且会给人的生命健康安全带来严重的灾难。统计表明，在致人伤害的道路交通事故中，包含斜角碰撞在内，发生正面碰撞的概率高达40％，远高于其他类型的碰撞形式。而在正面碰撞中，重叠率为30％～40％时乘员的重伤率最高，同时死亡率也仅次于全宽碰撞高居第二。因此，如何提高汽车正面偏置碰撞安全性成为一个重要课题。 文章首先在进行大量文献研究的基础上阐述了国内研究汽车碰撞安全的历史和现状，介绍并比较了国内外相关的碰撞安全法规。概述了用于汽车碰撞安全仿真分析的有限元方法，对典型的试验设计方法，近似代理模型以及优化方法也分别进行了简要介绍。 按照Euro-NCAP法规的要求建立并验证了国内某车型整车正面偏置碰撞有限元模型。结合NCAP对乘员舱侵入量的评分要求，对该车的偏置碰撞安全性进行了分析和评价。根据分析从拓扑结构、板材厚度和材料等方面提出改进方案，并用仿真计算验证改进效果。最终整车加速度峰值降低了6.6％，转向管柱和脚踏板的侵入量以及A柱后移量都有了显著的减小，NCAP罚分由原来的2.86分减少至1分，乘员的损伤风险大大降低。 提出一套车身结构耐撞性优化的方法，并将其应用于该车前纵梁的耐撞性优化中。建立该车的纵梁.台车有限元模型，并用台车试验对其进行验证。结合均匀实验设计、有限元方法、人工神经网络和遗传算法，以纵梁吸能、重量和最大冲击载荷为目标，对该纵梁进行了耐撞性优化设计，得到了纵梁拼焊前后端及内外板4个部分板材厚度的最优组合，分别为：t1=1.6mm，t2=2.2mm，t3=2.0mm，t4=2.6mm，使得在最大冲击载荷和纵梁重量增加不多的情况下吸能增加12％。在之前改进后模型的基础上，将优化后的纵梁替换原来的纵梁，再用整车偏置碰撞仿真实验对纵梁优化效果进行验证，发现加速度峰值下降了10.8％，前舱主要吸能部件的吸能也有所增加，使得整车偏置碰撞安全性得到进一步的提高。 研究结果表明：通过从拓扑结构、板材厚度和材料方面对相关车身结构件进行有针对性的改进可以使得整车的偏置碰撞安全性得到很大的提高；结合均匀实验设计、有限元方法、人工神经网络和遗传算法的优化方法在车身结构的多参数优化设计中可以取得良好的效果；基于台车试验的部件耐撞性优化对整车安全性改进有良性的引导作用，可以作为整车优化的重要参考。 |
| 作者： | 周熙盛 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨济匡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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