本文選題：靜態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化　切入點(diǎn)：動(dòng)態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化　出處：《湖南大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,節(jié)能、安全、環(huán)保日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。汽車正面碰撞的安全性是汽車被動(dòng)安全中十分重要的一環(huán),在汽車發(fā)生正面碰撞時(shí),車輛前部吸能部件是主要的承載和傳力結(jié)構(gòu),而吸能部件的吸能特性直接關(guān)系到駕駛艙的完整性及傳遞到乘員的碰撞力和加速度,因此研究正碰工況下的車輛吸能部件的耐撞性具有非常重要的意義。本文基于拓?fù)鋬?yōu)化方法,主要開展車輛正面碰撞工況下前部吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化研究,針對(duì)福特Explorer車型的分析,對(duì)其主要的吸能部件前縱梁和保險(xiǎn)杠進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化,并將驗(yàn)證后的優(yōu)化結(jié)果在整車當(dāng)中進(jìn)行了應(yīng)用。本文的主要研究?jī)?nèi)容和工作如下:1、在對(duì)大量實(shí)際車型吸能梁結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行測(cè)量的基礎(chǔ)上,分別研究了不同初始截面、不同初始長(zhǎng)度、不同初始材料直梁的動(dòng)態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化,得出各種條件下直梁的最佳截面形狀和誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)的大體位置,為以后汽車直梁件的設(shè)計(jì)提供了參考。2、針對(duì)福特Explorer各部件吸能情況,選取汽車前縱梁前段和保險(xiǎn)杠進(jìn)行耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化研究。本文創(chuàng)新性地結(jié)合了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)汽車前縱梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化,綜合考慮前縱梁的軸向剛度、側(cè)向剛度和吸能特性,最終確定前縱梁的最佳截面形式與誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)的尺寸和位置;針對(duì)保險(xiǎn)杠進(jìn)行動(dòng)態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化得到保險(xiǎn)杠的最佳結(jié)構(gòu)形式。對(duì)優(yōu)化后的前縱梁和保險(xiǎn)杠進(jìn)行重構(gòu)并進(jìn)行尺寸優(yōu)化,得出鋁合金前縱梁和保險(xiǎn)杠各部分的具體厚度尺寸。3、對(duì)優(yōu)化前后的汽車前縱梁和保險(xiǎn)杠進(jìn)行吸能特性仿真對(duì)比分析,結(jié)果表明,優(yōu)化后鋁合金前縱梁的比吸能是原來鋼質(zhì)前縱梁比吸能的3.7倍,最大碰撞力減少了32.77%,單根前縱梁的質(zhì)量減少了2.59kg;優(yōu)化后鋁合金保險(xiǎn)杠的比吸能是原來鋼質(zhì)保險(xiǎn)杠比吸能的3.2倍,且質(zhì)量降低了2.51kg,符合輕量化要求;把得到的前縱梁前段和保險(xiǎn)杠的優(yōu)化結(jié)果應(yīng)用到福特Explorer上,對(duì)整車進(jìn)行正面100%重疊率剛性壁碰撞仿真分析,結(jié)果表明,整車的耐撞性能得到了一定的改善。
[Abstract]:With the development of automobile industry, energy-saving, safety and environmental protection have become the focus of attention.The safety of vehicle frontal collision is a very important part in the passive safety of automobile. In the frontal impact, the front part of the vehicle is the main bearing and transmitting structure.The energy absorption characteristics of the energy-absorbing components are directly related to the integrity of the cockpit and the impact force and acceleration transmitted to the occupants, so it is of great significance to study the crashworthiness of the energy-absorbing parts of the vehicle under the positive impact conditions.Based on the topology optimization method, this paper mainly studies the topology optimization of the front energy absorption structure under the frontal impact condition, and analyzes the Ford Explorer model.Topology optimization and dimension optimization of the front longitudinal beam and bumper of its main energy absorption components are carried out, and the verified optimization results are applied in the whole vehicle.The main contents and work of this paper are as follows: 1. On the basis of measuring the structural dimensions of a large number of practical energy absorption beams, the dynamic topology optimization of different initial cross-sections, different initial lengths, and different initial material straight beams are studied respectively.The optimum section shape of straight beam and the general position of induced structure under various conditions are obtained, which provides a reference for the design of automobile straight beam in the future. Aiming at the energy absorption of each component of Ford Explorer,The front section of front longitudinal beam and bumper are selected to optimize the crashworthiness topology.In this paper, the static and dynamic topology optimization methods are innovatively combined to optimize the crashworthiness topology of the front longitudinal beam. The axial stiffness, lateral stiffness and energy absorption characteristics of the front longitudinal beam are considered synthetically.Finally, the optimum section form of the front longitudinal beam and the size and position of the induced structure are determined, and the optimum structure form of the bumper is obtained by dynamic topology optimization for the bumper.The optimized front longitudinal beam and bumper are reconstructed and the dimensions are optimized. The specific thickness dimensions of each part of aluminum alloy front longitudinal beam and bumper are obtained. The energy absorption characteristics of the front longitudinal beam and bumper before and after optimization are compared and analyzed by simulation.The results show that the specific energy absorption of the aluminum alloy front longitudinal beam after optimization is 3.7 times that of the original steel front longitudinal beam.The maximum impact force decreases 32.77 kg, the mass of single front longitudinal beam decreases 2.59 kg, the specific energy absorption of the optimized aluminum alloy bumper is 3.2 times that of the original steel bumper, and the mass is reduced 2.51 kg, which meets the requirement of lightweight.The optimized results of front longitudinal beam and bumper are applied to Ford Explorer, and the 100% overlap rate rigid wall collision simulation analysis is carried out. The results show that the crashworthiness of the whole vehicle is improved to a certain extent.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U467.14

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本文編號(hào)：1722329