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高强度钢板在汽车轻量化中的应用研究
| 论文题名： | 高强度钢板在汽车轻量化中的应用研究 |
| 关键词： | 高强度钢板;汽车轻量化;有限元法;静力分析 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的与日俱增，能源短缺、环境污染等一系列问题日益突出，节能和环保成为关系人类可持续发展的重大问题，汽车轻量化是实现节能减排的重要途径。 本文以某重型货车身驾驶室地板为对象，从选取高强度钢板和铝合金板材改变板厚来实现轻量化的目标出发，对地板主要零部件进行轻量化研究。本文研究的主要内容如下： （1）根据汽车车身结构轻量化研究的特点，系统分析了用于轻量化的各种材料及其应用现状，着重介绍了高强度钢板的特点及其应用情况。 （2）论述了有限元法的基本理论，介绍了相关有限元分析软件，并建立某重型货车驾驶室地板的有限元模型，同时分析了建模过程中要注意的问题，包括CAE建模中几何模型的整理、单元的选取、焊点的处理，并对模型质量的评价指标进行分析。 （3）介绍了线性静力分析的基本原理，包括静态强度和刚度分析理论。计算分析了地板在弯曲和扭转两种工况下的变形和应力情况，并对计算结果做出评价，通过地板纵梁处弯曲挠度曲线的连续性验证了有限元模型的正确性。在此基础上，采用高强度钢板减小板厚，对地板5个主要零部件进行轻量化研究，从刚度和强度两个方面分析比较，得出可行的轻量化方案。 （4）选取铝合金材料进行轻量化研究，与高强度钢板的轻量化方案作比较。首先，分析了不同系列铝合金的特点，选择车身用铝合金材料用于地板的轻量化研究，根据相同弯曲刚度和弯曲强度下铝合金与钢的厚度比和质量比，修改5个零部件的板厚，得出可行的轻量化方案。最后，将普通低碳钢、高强度钢板与铝合金三种材料的方案作性价比的比较。 上述研究表明，虽然高强度钢板减重的效果与铝合金相比有一定差距，但是高强度钢板具有生产成本较低，加工工艺成熟等特点，采用高强度钢板具有一定的优势。从该车驾驶室地板的轻量化可以推广到整个驾驶室、车架、车厢等的轻量化研究，实现该货车的整体减重。 |
| 作者： | 刘文华 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 何天明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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