原文传递
轿车前纵梁耐撞性仿真和结构优化的研究
| 论文题名： | 轿车前纵梁耐撞性仿真和结构优化的研究 |
| 关键词： | 汽车前纵梁;耐撞性能;结构优化;仿真分析 |
| 摘要： | 前纵梁是汽车前碰撞中的主要吸能部件,其吸能特性和变形模式决定着碰撞过程中车身加速度响应和力的传递路径,对汽车结构耐撞性有显著影响。计算机仿真分析是结构耐撞性研究的重要方法,提高碰撞仿真分析水平对于准确、高效地进行结构耐撞性分析和优化有着十分重要的意义。 本文旨在研究前纵梁碰撞仿真分析中的关键技术和影响因素,并探讨基于产品质量工程的稳健优化设计方法在前纵梁耐撞性分析中的应用。 首先,本文应用LS-DYNA有限元分析软件建立了一种焊点模型,用壳单元模拟母材,用单个实体单元模拟焊核和热影响区;并将该焊点模型和现有的梁单元焊点模型应用到前纵梁台车碰撞的有限元算例中,通过相应的试验对其进行对比验证。然后以应用实体单元焊点模型的算例作为基础模型,研究了材料应变率效应对前纵梁碰撞仿真结果的影响。此外,本文还对影响碰撞仿真结果的其他因素如单元尺寸、焊点尺度、板材冲压成形效应和接触摩擦进行了研究。最后本文将试验设计、响应表面法和蒙特卡罗模拟技术相结合,构造了基于产品质量工程的6σ稳健性优化设计方法,对该前纵梁的耐撞性进行了优化设计。 研究结果表明:本文的实体单元焊点模型不需要细化母材网格,建模方式简便,较现有的梁单元焊点模型有更高的模拟精度。材料应变率效应对前纵梁碰撞仿真结果有显著影响,而静态和动态的材料拉伸试验表明:不同材料对应变率效应的敏感程度不同,材料愈软,其应变率效应愈明显。单元尺寸、焊点尺度、板材冲压成形效应和接触摩擦都对前纵梁碰撞仿真结果有影响;前纵梁板材单元尺寸并不是越小越好,而应该根据部件的截面尺寸和厚度来确定最佳单元尺寸,对于本文的前纵梁,单元尺寸为5×5 mm时的模拟效果最好;车身结构上的焊点尺度不能设置相同的数值,而应根据板材不同的材料和厚度来设定不同的值;碰撞仿真中应考虑板材冲压成形效应才能够更准确地反映前纵梁的耐撞性;部件和刚性墙之间、部件和部件之间以及部件自身的接触摩擦会影响碰撞仿真的结果,在模拟计算中要通过设定合适的接触摩擦系数来准确地反映接触摩擦的影响。基于产品质量工程的稳健性优化设计方法能够有效提高前纵梁结构优化结果的可靠性和稳健性。 本文的研究对提高前纵梁碰撞仿真分析水平有一定的指导意义,还为结构优化提供了一种具有工程应用价值的方法。 |
| 作者： | 叶映台 |
| 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： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
