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汽车TRB结构件碰撞安全性及其轻量化设计
| 论文题名： | 汽车TRB结构件碰撞安全性及其轻量化设计 |
| 关键词： | 轻量化设计;前纵梁;车门防撞梁;连续变截面板;碰撞安全性;汽车结构 |
| 摘要： | 随着我国汽车产量和保有量的日益增加，能源、环保和安全已经成为汽车工业亟待解决的三大问题，而实现汽车轻量化和改善汽车安全性能是有效的解决方法。针对如何协调好汽车轻量化与其碰撞安全性这对矛盾体，本文综合应用有限元法、碰撞仿真和现代优化设计方法，将连续变截面板技术应用于车身上的两个主要防撞部件——前纵梁和车门防撞梁，提出了一种合理有用的解决方法。 首先利用前处理软件Hypermesh按照建模流程逐步建立了整车有限元模型，并分别依据C-NCAP和Euro-NCAP测试标准中对正面碰撞和侧面刚性柱碰撞的要求，建立了整车正面碰撞有限元模型和侧面刚性柱碰撞有限元模型。同时，为了避免整车碰撞仿真耗时长而大大增加工作量，论文将包含前保险杠、吸能盒、前纵梁等在内的前纵梁整体结构从整车模型中提取出来作为前纵梁优化设计的简化模型。同样把车门系统提取出来作为车门防撞梁优化设计的简化模型，而整车模型作为最终优化结果的验证模型。 本文利用LS-DYNA、MATLAB等软件，结合正交试验设计、响应面近似模型等方法，分别对前纵梁和车门防撞梁进行轻量化优化设计。首先根据自重工况下前纵梁的应力云图分布和加强板的位置分布将前纵梁分成四段，取各段厚度为设计变量并进行正交试验设计，根据采样点的仿真结果构建前纵梁质量、总吸能和最大碰撞力的响应面近似模型。然后以质量最小为目标，总吸能和最大碰撞力为约束建立优化的数学模型，并利用MATLAB的优化功能求得最优解。最后进行整车碰撞仿真验证轻量化设计方案，优化后的前纵梁质量减轻了1.1Kg，减重7.8％。采用同样的方法对车门防撞梁进行轻量化设计，优化后的车门防撞梁重量减轻了0.23Kg，相对优化前减少了13.8％。 研究结果表明:将连续变截面板技术应用于汽车防撞部件，能在保证其耐撞性能的同时实现其轻量化优化设计，具有显著地减重作用。 |
| 作者： | 马军伟 |
| 专业： | 机械工程；车辆工程 |
| 导师： | 张渝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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