本文選題：汽車側(cè)面柱碰撞 + 耐撞性優(yōu)化�。� 參考：《湖南大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展,汽車年產(chǎn)銷量穩(wěn)居世界第一位,與此同時,道路交通安全形勢也愈發(fā)嚴(yán)峻。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,汽車側(cè)面碰撞事故是僅次于正面碰撞事故的碰撞形式,這其中包括汽車因失控與路旁的柱狀物發(fā)生的側(cè)面碰撞事故。由于汽車側(cè)面柱碰撞中柱狀物堅硬、碰撞速度高、碰撞接觸面積小、碰撞區(qū)域車身結(jié)構(gòu)剛度薄弱等原因,乘員會面臨極大的損傷死亡風(fēng)險。因此,該碰撞形式對車身側(cè)圍結(jié)構(gòu)的抗柱撞設(shè)計提出了非常高的要求。針對上述問題,本文首先對側(cè)面柱碰撞中車體的運(yùn)動過程和受力情況進(jìn)行理論分析,得出該碰撞形式下的能量轉(zhuǎn)化過程和假人損傷機(jī)理,為后續(xù)的車身側(cè)圍抗柱撞結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。首先建立整車側(cè)面柱碰撞有限元仿真模型,在經(jīng)過模型有效性驗(yàn)證的前提下,對整車側(cè)面柱碰撞仿真結(jié)果中的車身壓潰變形、各部件吸能情況、車體加速度響應(yīng)、碰撞力傳遞路徑以及側(cè)圍結(jié)構(gòu)侵入等耐撞性指標(biāo)進(jìn)行研究,得出車體抗側(cè)面柱撞耐撞性改進(jìn)設(shè)計的方向和原則,并且對門檻梁、B柱、頂蓋橫梁、座椅橫梁等關(guān)鍵受力吸能部件提出改進(jìn)方案,有效提高了車身側(cè)面柱碰撞耐撞性。在此基礎(chǔ)上,提出一種結(jié)合結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化的車身抗柱撞耐撞性設(shè)計方法,并將其應(yīng)用于車門的抗柱撞優(yōu)化設(shè)計。通過力學(xué)計算將車門柱碰撞和車門剛度試驗(yàn)中的動力學(xué)問題轉(zhuǎn)化為靜力學(xué)問題,采用靜力學(xué)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法得到車門防撞梁的最佳材料分布,選取合適的截面得到兩種新型的防撞梁結(jié)構(gòu),通過多目標(biāo)參數(shù)優(yōu)化使防撞梁同時具備最佳的抗柱撞性能、最輕的質(zhì)量和最大的結(jié)構(gòu)剛度。提出一種基于正交試驗(yàn)敏感度分析方法的材料匹配設(shè)計方法,并將其應(yīng)用于車身側(cè)圍關(guān)鍵部件的材料匹配,通過分析結(jié)構(gòu)總吸能和材料成本對各部件材料替換的敏感度,選擇合適的部件進(jìn)行高強(qiáng)度鋼材料的替換,解決了車身不同等級材料的配置問題。論文研究結(jié)果表明:從車身結(jié)構(gòu)和材料出發(fā),采用合適的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法和材料匹配方法進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計可以有效提高汽車抗側(cè)面柱撞性能。本文提出的考慮汽車側(cè)面柱碰撞形式的車身結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計方案能夠有效提高車身側(cè)面剛度,減少車身受柱撞時的變形量和剛性柱的侵入量,研究方法和結(jié)果對同類車型的抗側(cè)面柱撞設(shè)計具有參考意義。
[Abstract]:With the rapid development of automobile industry in our country, the annual production and sales of automobile are ranked first in the world. At the same time, the situation of road traffic safety is becoming more and more serious. The related data show that the side impact accident is the second only front impact accident which includes the side impact accident caused by vehicle losing control and the columnar object along the road. Because of the rigid column, high impact velocity, small contact area and weak stiffness of the body structure in the impact area, the occupants will face a great risk of injury and death. Therefore, the impact form has put forward very high requirements for the design of column collision resistance of the body side-girth structure. In order to solve the above problems, the motion process and force of the car body in the side column collision are analyzed theoretically in this paper, and the energy conversion process and the damage mechanism of dummy under the impact form are obtained. It provides a theoretical basis for the subsequent design of the body side-circumference anti-column collision structure. Firstly, the finite element simulation model of the side column collision of the whole vehicle is established. On the premise of verifying the validity of the model, the crash deformation of the body, the energy absorption of each component, and the acceleration response of the vehicle body in the simulation result of the side column collision of the whole vehicle are analyzed. The crashworthiness indexes such as impact force transfer path and lateral structure invasion are studied, and the direction and principle of improving the crashworthiness design of the side column are obtained, and the B column and the top cover crossbeam of the threshold beam, the roof beam, and so on, are obtained. An improved method is put forward to improve the impact resistance of the side column of the car body. On the basis of this, a design method of collision resistance of body column is proposed, which combines structural topology optimization with multi-objective parameter optimization, and it is applied to the optimization design of the car door. By means of mechanical calculation, the dynamic problems in vehicle door post collision and door stiffness test are transformed into static problems, and the optimum material distribution of the door anti-collision beam is obtained by using the static structure topology optimization method. Two new types of anti-collision beam structures are obtained by selecting appropriate cross-sections. The anti-collision beams have the best anti-column impact performance, the lightest mass and the maximum structural stiffness through multi-objective parameter optimization. A material matching design method based on the sensitivity analysis method of orthogonal test is proposed, and it is applied to the material matching of the key parts around the body. By analyzing the sensitivity of the total energy absorption of the structure and the material cost to the material replacement of each component, the material matching design method is proposed. Choosing suitable parts to replace the high strength steel material solves the problem of configuration of different grades of body materials. The research results show that: from the view of the body structure and materials, the improved design using the appropriate structural optimization design method and material matching method can effectively improve the vehicle anti-side column impact performance. In this paper, the improved design scheme of car body structure considering the form of side column collision can effectively improve the stiffness of the body side, reduce the deformation of the body when it is hit by the column and the intrusion of the rigid column. The research methods and results are of reference significance for the design of the side column collision resistance of the same type of vehicle.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.83

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本文編號：1853210