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基于整车安全性的纵梁S段结构改进研究
| 论文题名： | 基于整车安全性的纵梁S段结构改进研究 |
| 关键词： | 车辆安全性;纵梁S段结构;悬架支座;碰撞变形吸能;乘员保护 |
| 摘要： | 进入21世纪以后，车辆安全性越来越受到人们的重视，成为人们购车时考虑的重要因素之一。SUV由于车内空间大，通过性好，近年来已成为城市主流车型之一。虽然SUV有着庞大的身躯和相对坚固的车身，但并非所有车型都具有好的碰撞安全性能。特别是对于像本文研究的SUV，纵梁前端变形吸能区域较小，碰撞过程中吸能不足。此外样车中转向系统支架及悬架支座对发动机舱位置的纵梁起到了很大加强作用，使得该区域纵梁不易发生变形，纵梁的变形吸能长度变短。由于样车纵梁为细长杆结构，碰撞过程中纵梁S段严重失稳变形，乘员空间侵入量大。 纵梁是正碰过程中的主要吸能部件，通常采用提高纵梁材料强度和增加壁厚的方式改善纵梁吸能效果。然而，仅仅通过提高材料强度和增加壁厚的方式容易造成整车碰撞加速度过大，且纵梁S段的结构失稳现象仍难以避免，达不到好的乘员保护效果。 本文根据样车纵梁S段结构提出了三种改进方案。方案一在纵梁S段内部焊接内部加强件,局部增强S段结构的刚度；方案二为在S段上部焊接加强件控制Z向变形，并在两根纵梁之间焊接U型横梁减少S段向内侧发生弯扭变形；方案三为在S段上部焊接加强件，在其外侧焊接加强件来控制S段的变形。 为了研究以上方案的改进效果，本文利用有限元仿真软件HYPERMESH及LS-DYNA建立了整车正面碰撞的有限元模型，利用多刚体动力学软件MADYMO建立了正碰乘员约束系统多刚体模型，并根据整车试验完成了对上述模型有效性的验证。对上述三种方案进行了正面100％重叠固定壁障、40％重叠偏置可变形壁障碰撞有限元仿真研究，分析了改进结构对纵梁S段在X、Y、Z方向上的最大变形量、乘员舱变形情况、B柱加速度曲线变化的影响，并将B柱加速度曲线代入多刚体动力学模型中分析了乘员损伤风险。将仿真效果较好的三种改进结构分别应用在三个底盘纵梁，进行底盘碰撞试验，分析S段结构的变形。然后，在两辆样车中采用方案二，分别进行正面100％重叠固定壁障和40％重叠可变形壁障碰撞试验，研究改进方案对整车安全性改进效果。 试验和仿真结果表明，所提出的改进方案均能够有效的减少纵梁S段的变形量，避免S段发生弯扭失稳变形。其中改进方案一和改进方案三中纵梁S段结构发生了较明显的变形；改进方案二采用上部加强件结合纵梁之间焊接U型横梁方法能够有效减少S段结构变形，支撑纵梁变形吸能，降低乘员损伤风险，改进效果较好。 |
| 作者： | 陈天志 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 曹立波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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