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原文传递汽车低速碰撞仿真研究

论文题名：	汽车低速碰撞仿真研究
关键词：	汽车低速碰撞;保险杠吸能盒;优化设计;被动安全;仿真模型
摘要：	安全包含两方面内容，人的安全和物的无损。汽车低速碰撞事故中对人身带来的伤害较小，但是车辆零部件的损坏导致较大的经济损失。低速碰撞安全性能和高速碰撞安全性能同等重要，是汽车被动安全的重要组成部分。保险杠吸能盒是汽车低速碰撞中的主要吸能部件。　　现有对吸能盒进行的研究大多是把吸能盒从整车中提取出来单独研究其碰撞性能，约束条件与整车环境差异大。针对这点不足，本文在整车约束条件下分析吸能盒在低速碰撞中的碰撞性能。建立了某款轿车整车有限元高速碰撞仿真模型，对比碰撞试验验证了整车有限元模型的有效性。在此基础上，依据RCAR(ResearchCouncilforAutomobileRepairs)规程的要求，建立整车低速碰撞仿真模型。在低速碰撞工况下，研究车型的吸能盒在碰撞中溃缩行程为93.4mm，大于安全值88.6mm，致使散热器损伤。根据研究车型的实际情况，提出两套改进方案:更换吸能盒材料和吸能盒结构优化。　　材料改进方案中分别更换吸能盒材料为380MPa和420MPa的合金钢，吸能盒溃缩行程分别缩短至87.2mm和82.8mm，均小于88.6mm;碰撞过程吸能盒截面力分别为101.886kN和115.074kN，前纵梁塑性变形分别为4.962％和27.818％，只有前者满足小于许可值5％的要求，是可选优化方案。　　结构优化方案建立以吸能盒的压溃行程、截面力和能量吸收为目标函数的多目标优化设计方案。以吸能盒壁厚和诱导凹槽的间距为设计变量，采用正交试验设计方法在采集样本点、建立响应面代理模型，采用NSGA-Ⅱ(Non-DominatedSortingGeneticAlgorithmⅡ)优化算法进行寻优求解。从获得的Pareto解集中选取一组进行验证，结果表明:优化后吸能盒在质量稍有增加的情况下，压溃行程缩短为87.7mm，截面力为98.087kN，前纵梁的塑形变形为4.759％，满足RCAR低速碰撞规程的要求。而且，吸能盒能量吸收从5.703kJ增加至6.728kJ，增幅为17.97％。本文研究内容为提高整车低速碰撞安全性设计提供借鉴。
作者：	王亚飞
专业：	安全技术及工程
导师：	周俊杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	郑州大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文