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面向行人综合保护的轿车安全性结构优化设计
| 论文题名： | 面向行人综合保护的轿车安全性结构优化设计 |
| 关键词： | 行人综合保护;轿车安全性;序列二次规划法;自适应响应面法;结构优化 |
| 摘要： | 汽车安全已成为现行乘用车设计的焦点和最大的卖点,伴随着该种需求的发展,各国制定了严格的乘员保护法规,使得乘用车自身的安全性提升至新的高度。但随之而来的是人-车事故中行人的安全性遭遇更大的挑战,为此部分国家先后出台了车辆行人保护的测试法规,这使得汽车生产企业在完成车型的平台化生产作业以及规划国际化发展路线时,必须充分考虑车辆的行人保护功效。本文应用某款车型的有限元模型,探求了其针对行人腿部和头部综合保护的设计方案,并运用序列二次规划法和自适应响应面法对设计结果进行了优化。 按照EEVCWG17法规,在Altair Hypermesh和LS-DYNA耦合的软件环境中建立了行人下腿型冲击器和头部冲击器的有限元数值模型,分析了二者在人-车碰撞中的损伤机理,确定了行人损伤的评价标准。通过下腿型冲击器的静态弯曲、静态剪切、动态冲击试验和头部冲击器的动态跌落、侧向冲击试验,有效地验证了下腿型冲击器和头部冲击器的动力学响应性能和生物保真性。 完成了EEVC法规中测试车辆试验区域的划分,针对选定试验点进行了原车与行人下腿型冲击器和头部冲击器的碰撞试验,得到了原车参数下行人腿部和头部的伤害值,结果表明保险杠总成的缓冲吸能特性与碰撞旋转力矩以及发动机罩总成的缓冲吸能特性与变形空间大小是决定行人腿部和头部伤害的关键因素。 文中采用薄壁吸能盒结构代替原车的吸能泡沫,并设计了副保险杠支撑结构,试验表明,该设计使得保险杠总成在与行人碰撞过程中的吸能效率大大提高,减小了行人胫骨所受旋转力矩。运用正交试验设计,探讨了保险杠总成关键结构参数对行人腿部损伤值的影响。通过极差分析确定了具有最佳腿部保护效果的结构参数。在试验数据的基础上,建立腿部伤害值的近似函数模型,利用序列二次规划法对其进行优化。经试验验证,优化后的车辆参数具有很好的腿部保护效果。 基于原车头部保护性能的评价结果,设计试验确定了有益于行人头部保护的发动机罩总成材料和刚度的匹配方案。在刚度匹配试验的基础上,拟合建立人-车碰撞行人头部HIC值和发动机罩总质量的自适应响应面法近似模型,通过迭代求解,最终确立并验证了车辆发动机罩的头部保护和轻量化综合优化设计方案。 本文的研究内容为面向行人综合保护的车辆安全性结构设计提供了可行性方法,并创造性地将稳健性设计算法运用到工程实践中,为益于行人保护的车辆可靠性开发提供了理论参考。 |
| 作者： | 刘明敏 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 赵桂范;高继东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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