發(fā)布時(shí)間：2017-10-31 17:14

  本文關(guān)鍵詞：基于正面碰撞和新材料的TB新能源汽車前縱梁輕量化

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【摘要】：隨著能源危機(jī)及環(huán)境危機(jī)的不斷加據(jù),汽車行業(yè)的發(fā)展受到了極大的影響,我國(guó)為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要,于2001年將新能源汽車研究項(xiàng)目列入國(guó)家“十五”期間的“863”重大科技課題。新能源汽車由于其車身結(jié)構(gòu)和工作原理與傳統(tǒng)汽油車有著很大的區(qū)別,對(duì)車輛碰撞安全方面也提出新的要求。另一方面新能源汽車對(duì)于節(jié)能減排、提高續(xù)駛里程也有著較為迫切的需求,車身輕量化作為當(dāng)今汽車工業(yè)的研究熱點(diǎn)對(duì)于車輛的節(jié)能減排有著重要意義。如何在保證新能源汽車碰撞安全的前提下實(shí)現(xiàn)新能源汽車的輕量化是當(dāng)代科研工作需要重點(diǎn)研究的課題。汽車前縱梁作為一種鈑金件是車輛正面碰撞的主要吸能部件也為前艙前艙各零部件的搭載提供支撐點(diǎn),其強(qiáng)度、碰撞時(shí)的變形量及變形速度不但決定駕駛室的變形程度而且影響前艙各零部件的安全。特別是部分純電動(dòng)新能源汽車將動(dòng)力電池布置在前機(jī)艙,一旦車輛發(fā)生正面碰撞,如果車輛前縱梁不能為前艙動(dòng)力電池提供足夠的保護(hù),動(dòng)力電池就有被撞擠壓變形甚至發(fā)生自燃或爆炸的危險(xiǎn)。因此進(jìn)行純電動(dòng)新能源汽車前縱梁輕量化設(shè)計(jì)時(shí)不但要考慮到前縱梁的吸能性能保護(hù)乘客的安全,還要考慮到前縱梁的強(qiáng)度保護(hù)前艙動(dòng)力電池,以免碰撞后動(dòng)力電池發(fā)生自燃發(fā)生危險(xiǎn)。首先,本文根據(jù)純電動(dòng)新能源汽車前艙布置動(dòng)力電池的特點(diǎn)利用CATIA軟件建立了車輛前縱梁CAD模型,然后引入變截面拼焊板(TB)這種新生產(chǎn)工藝帶來(lái)的新材料,將原車前縱梁分段焊接的鈑金簡(jiǎn)化成由一塊擁有3段不同厚度和材料組成的TB板,然后將CAD模型導(dǎo)入到HYPERWORK軟件中進(jìn)行前處理,建立簡(jiǎn)化的前縱梁正面碰撞的有限元模型。在這過(guò)程中對(duì)有限元模型建立過(guò)程中遇到的幾何清理、網(wǎng)格劃分、材料、接觸定義、沙漏控制、時(shí)間步長(zhǎng)控制、積分算法等問題進(jìn)行了深入的探討,并生成可用LS-DYNA進(jìn)行有限元計(jì)算的K文件。然后,確定新能源汽車前縱梁優(yōu)化問題,以汽車前縱梁質(zhì)量最輕為優(yōu)化目標(biāo),設(shè)計(jì)了一體化的車身前縱梁,以TB板三段不同位置的板厚和材料的屈服強(qiáng)度為設(shè)計(jì)變量,以前縱梁正碰時(shí)的前縱梁中段的變形量和前縱梁后段的加速度峰值為約束條件,并通過(guò)拉丁超立法抽樣法獲得16組試驗(yàn)設(shè)計(jì)樣本點(diǎn),求解后應(yīng)用多項(xiàng)式響應(yīng)面法和Kriging響應(yīng)法對(duì)函數(shù)響應(yīng)m、a、L進(jìn)行逼近擬合。最后,利用遺傳算法對(duì)設(shè)計(jì)變量和響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,并再次進(jìn)行有限元仿真來(lái)驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果。通過(guò)優(yōu)化,前縱梁質(zhì)量降低了12.5%,但前縱梁中段新能源汽車動(dòng)力電池布置處的變形量卻減小了,同時(shí)吸能效果有了明顯提升。研究表明,TB板的引入能很好的解決前縱梁吸能特性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的矛盾;Hyperworks和LS-dyna的聯(lián)合有限元仿真用于車輛正面碰撞的研究具有一定的實(shí)用價(jià)值;遺傳算法這種智能優(yōu)化算法能夠很好的解決一些復(fù)雜的工程優(yōu)化問題。
【關(guān)鍵詞】：新能源汽車 輕量化 TB板 有限元分析 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.326
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景和研究意義10-12
• 1.2 新能源汽車研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 車身輕量化研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 汽車被動(dòng)安全研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 汽車碰撞法規(guī)16
• 1.4.2 新車安全評(píng)價(jià)規(guī)程16-17
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容17-19
• 第二章 有限元分析理論基礎(chǔ)19-25
• 2.1 有限元法19-20
• 2.1.1 有限元法的發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 2.1.2 有限元法原理20
• 2.2 顯式積分法20-21
• 2.3 時(shí)間步長(zhǎng)控制21-22
• 2.4 接觸算法22-23
• 2.5 沙漏控制23-24
• 2.6 本章小結(jié)24-25
• 第三章 TB前縱梁正面碰撞有限元模型的建立25-38
• 3.1 變截面拼焊板（TB）25-26
• 3.2 前縱梁CAD模型26-27
• 3.2.1 簡(jiǎn)化前縱梁CAD模型26-27
• 3.2.2 應(yīng)用TB板設(shè)計(jì)前縱梁27
• 3.3 有限元分析軟件的選擇27-28
• 3.3.1 HYPERWORKS27-28
• 3.3.2 LS-DYNA28
• 3.4 模型特征修復(fù)與清理28-29
• 3.5 網(wǎng)格劃分29-30
• 3.5.1 網(wǎng)格劃分準(zhǔn)則29
• 3.5.2 前縱梁網(wǎng)格劃分29-30
• 3.6 材料屬性30-32
• 3.7 接觸、連接方式和配重32-33
• 3.8 設(shè)定剛性墻33
• 3.9 正面碰撞有限元模型仿真調(diào)試33-37
• 3.9.1 有限元模型可靠性評(píng)價(jià)34-35
• 3.9.2 仿真結(jié)果分析35-37
• 3.10 本章小結(jié)37-38
• 第四章 TB前縱梁正碰試驗(yàn)設(shè)計(jì)38-48
• 4.1 TB前縱梁優(yōu)化問題描述38
• 4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)38-39
• 4.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)思想38-39
• 4.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法39
• 4.3 拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)39-43
• 4.3.1 數(shù)值處理方法41-42
• 4.3.2 編碼變換42-43
• 4.4 數(shù)學(xué)代理模型43-47
• 4.4.1 多項(xiàng)式響應(yīng)面法43-45
• 4.4.2 Kriging響應(yīng)法45-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 基于變截面拼焊板的前縱梁優(yōu)化48-56
• 5.1 優(yōu)化算法48
• 5.2.遺傳算法48
• 5.3 前縱梁優(yōu)化設(shè)計(jì)48-53
• 5.3.1 優(yōu)化過(guò)程49-52
• 5.3.2 優(yōu)化結(jié)果52-53
• 5.4 優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證53-55
• 5.4.1 前縱梁的變形53-54
• 5.4.2 前縱梁總質(zhì)量、中段變形量和碰撞時(shí)的加速度曲線54-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 全文總結(jié)56-57
• 6.2 研究展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 攻讀學(xué)位期間的論文及科研成果63

【相似文獻(xiàn)】

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1 劉珊珊;;615項(xiàng)目前縱梁總成焊接質(zhì)量改進(jìn)方案[J];汽車與配件;2012年46期

2 蘇建;王秋成;;汽車前縱梁薄壁結(jié)構(gòu)碰撞仿真及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J];機(jī)電工程;2014年04期

3 彭昌坤;王國(guó)業(yè);吳陽(yáng)年;;汽車前縱梁碰撞特性仿真研究[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2007年04期

4 柳艷杰;胡q;夏春艷;曲明;;低速碰撞時(shí)汽車前縱梁的數(shù)值仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年03期

5 張建;柳東威;張子鵬;;基于有限元分析的乘用車前縱梁安全設(shè)計(jì)[J];汽車實(shí)用技術(shù);2012年04期

6 蔣小晴;楊濟(jì)匡;肖志;葉映臺(tái);郭杰;;前縱梁碰撞模擬中的焊點(diǎn)建模方法比較[J];汽車安全與節(jié)能學(xué)報(bào);2010年04期

7 吳廣發(fā);趙希祿;;汽車前縱梁碰撞吸能特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2011年04期

8 張利平;段寶娟;;前縱梁總成單件匹配不良的整改方式[J];汽車工藝與材料;2012年01期

9 白中浩;陳天志;曹立波;殷文強(qiáng);;基于正交設(shè)計(jì)的汽車前縱梁吸能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J];汽車工程;2010年11期

10 葉平;;汽車正面碰撞前縱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];上海汽車;2013年10期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 孫海龍;隋允康;葉紅玲;劉曉迪;;可編程圖形硬件加速汽車前縱梁優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 高立新;轎車集成開發(fā)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫偉月;先進(jìn)高強(qiáng)鋼對(duì)轎車前縱梁強(qiáng)度影響的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

2 王濤;基于正面碰撞和新材料的TB新能源汽車前縱梁輕量化[D];重慶交通大學(xué);2016年

3 張慶;汽車前縱梁成形工藝研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

4 蔣小晴;焊點(diǎn)失效模型在前縱梁耐撞性中的應(yīng)用分析[D];湖南大學(xué);2010年

5 王冠群;正面碰撞過(guò)程中的前縱梁耐撞性研究[D];湖南大學(xué);2014年

6 蘇建;汽車前縱梁結(jié)構(gòu)的碰撞仿真及其優(yōu)化[D];浙江工業(yè)大學(xué);2014年

7 張子鵬;汽車前縱梁復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與吸能特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

8 郭杰;基于板材應(yīng)變率和焊點(diǎn)模型精度的轎車前縱梁耐撞性研究[D];湖南大學(xué);2012年

9 李萌;基于前縱梁壓潰仿真的焊點(diǎn)失效模擬及布置研究[D];上海大學(xué);2014年

10 朱莎;轎車正面碰撞的前縱梁仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：1122939