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基于正面碰撞某微型客车结构优化与料厚匹配研究
| 论文题名： | 基于正面碰撞某微型客车结构优化与料厚匹配研究 |
| 关键词： | 微型客车;正面碰撞现象;有限元模型;结构优化;料厚匹配 |
| 摘要： | 据相关数据统计发现，在众多因车辆碰撞产生的事故中，车辆正面碰撞事故占了约50％，故在车辆研发过程中对其进行100％正碰研究具有重要的意义。随着计算机硬件的高速发展和有限元理论的逐渐成熟，CAE技术作为车辆研发阶段一种有效的开发工具，正在被越来越多的研究人员应用到车辆耐撞性研究中。 本文以企业某款微型客车为研究对象，建立其整车正面碰撞有限元模型，并通过实车碰撞试验验证了所建模型的有效性。针对实车碰撞试验中假人头部伤害值过大的问题，分别提出了车辆前端结构优化和料厚匹配优化两种方案。 (1)在有限元前处理软件HyperMesh中建立整车正面碰撞有限元模型，并对建模过程进行详细的阐述。将建立好的有限元模型以K文件格式输出，并提交给碰撞仿真软件LS-DYNA进行求解计算。 (2)在有限元后处理软件HyperView和HyperGraph中，分别从碰撞能量吸收、碰撞变形、各关键点侵入量、门框变形量以及B柱下方加速度曲线等方面对碰撞仿真结果进行了分析。根据分析结果及实车碰撞假人运动状态的研究，得出加速度峰值大小对假人的伤害程度有着直接的影响。 (3)提出了四种不同的结构优化方案，利用LS-DYNA对其进行仿真分析。分别从整车及前纵梁变形、转向管柱和前围板侵入量、车身B柱下方加速度曲线、车身碰撞速度的回弹时刻、刚性墙碰撞力曲线等不同方面对四种优化方案进行分析评价，并得出方案三优化效果最佳的结论。 (4)针对车辆前端吸能区提出了一种料厚匹配的优化方案，利用HyperMesh、LS-DYNA和HyperStudy对整车碰撞进行联合仿真，并将Hemmersly试验设计、近似模型技术应用到此优化方案中。根据设计变量总质量M、最大内能吸收E和B柱下方加速度峰值A等响应类型的不同，分别采用最小二乘法和移动最小二乘法建立其相应的响应面近似模型，通过对判断系数R2和R2adj值的诊断，证明了建立的近似模型具有较高的精度。以前端吸能区钣金件厚度为设计变量，以设计变量最小总质量M、最大内能吸收E和B柱下方加速度峰值A为目标函数，同时以设计变量总质量M、B柱下方加速度峰值A为约束函数，利用多目标遗传算法对近似模型进行优化，并得到各目标函数间的Pareto解集。选取一组优化值反馈到整车碰撞有限元模型中进行仿真验证，结果发现B柱下方加速度峰值、初始加速度峰值和设计变量总质量分别下降了9.44％、8.13％和8.03％，不仅提高车辆碰撞过程中乘员的安全性，而且满足了车辆轻量化设计要求，优化结果取得了一定的成效。 |
| 作者： | 娄万里 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王霄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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