【摘要】：目前我國電動汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)位列全球第一,成為電動汽車大國,但是國內(nèi)整車企業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)汽車設(shè)計理念進行電動汽車結(jié)構(gòu)開發(fā),相對于國外企業(yè),我國在很多方面還處于落后的位置,所以需要不斷在新技術(shù)領(lǐng)域里繼續(xù)前行。在汽車所有復(fù)雜機械結(jié)構(gòu)中,由保險杠防撞梁和前縱梁組成的車身前端結(jié)構(gòu)是保證汽車正面碰撞耐撞性的關(guān)鍵部件。本文從電動汽車車身前端結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計著手,研究保險杠防撞梁和前縱梁不同截面形狀對汽車耐撞性的影響,確定出耐撞性最好的截面形狀,組合成為電動汽車車身前端結(jié)構(gòu),最后對所建立的前端結(jié)構(gòu)進行多目標優(yōu)化。首先,建立白車身滑車臺架正碰模型,進行仿真與試驗對比,驗證了所建白車身前端結(jié)構(gòu)有限元模型的有效性。保險杠防撞梁和前縱梁使用的是鋁合金6061材料,采用橢圓形、四邊形和八邊形截面的保險杠防撞梁設(shè)計空間,通過拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化,得到合適的保險杠防撞梁截面形狀,建立汽車低速碰撞有限元模型進行計算,通過對比保險杠防撞梁能量吸收情況、擺錘沖擊速度變化和保險杠防撞梁壓潰量變化,得到最佳截面形狀為八邊形截面保險杠防撞梁。然后,采用正八邊形、四邊形和圓形截面的前縱梁設(shè)計空間,通過拓撲優(yōu)化得到相應(yīng)的空腔截面形狀,以四邊形截面前縱梁為例對比無肋板和“十字”肋板空腔結(jié)構(gòu)的碰撞性能,發(fā)現(xiàn)無肋板空腔結(jié)構(gòu)更適合作為前縱梁,然后結(jié)合得到的八邊形截面保險杠防撞梁組成三種前端結(jié)構(gòu),進行前端結(jié)構(gòu)高速正面碰撞仿真分析和性能評價,對比分析結(jié)果,得到最佳組合方案為正八邊形截面前縱梁和八邊形截面保險杠防撞梁組成的前端結(jié)構(gòu)。最后,針對得到的前端結(jié)構(gòu)方案,進行多目標優(yōu)化,優(yōu)化后的前端結(jié)構(gòu)吸能比提升2.72%,加速度峰值降低7.91%,剛性墻反力均方根值減小11.20%,前端結(jié)構(gòu)質(zhì)量減少8.15%,整體正面碰撞性能得到了有效提高。
【圖文】：

年份／逡逑圖１．１近幾年我國新能源汽車產(chǎn)銷量逡逑近幾年來，我國新能源汽車產(chǎn)銷量持續(xù)增加，勢頭很猛，如圖１．１所示。一逡逑方面，就目前我國汽車行業(yè)市場來說，世界各大車企紛紛與自主品牌建立合作關(guān)逡逑系，推出相應(yīng)的新能源電動汽車。比如２０１７年６月，，在國務(wù)院總理李克強提議逡逑下，安徽江淮汽車集團股份有限公司與德國大眾汽車集團成立合資企業(yè)，雙方致逡逑力于新能源汽車的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，目前已經(jīng)研發(fā)出首款純電動ＳＵＶ——“思逡逑皓”。另外江淮大眾還會在移動出行、汽車互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等新領(lǐng)域進行探索。此逡逑夕卜，自主品牌也發(fā)力新能源電動車領(lǐng)域，比如廣汽推出旗下首款純電動車傳祺逡逑ＧＥ３，上汽推出榮威ＥＲＸ５新能源電動車，比亞迪的電動大巴被美國日本等汽車逡逑強國采購，等等。另一方面，我國經(jīng)濟發(fā)展穩(wěn)步推進，產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級迫在眉逡逑睫

損失（萬元）逡逑■邋２００９邋■邋２０１０邋■邋２０１１邋■邋２０１２邋ａ邋２０１３邋■邋２０１４邋＿邋２０１５逡逑圖１．３邋２００９－２０１５年間我國汽車交通事故直接財產(chǎn)損失逡逑牽頭，各大車企不斷改進，車身碰撞安全性需要利用實車碰撞試驗來驗證，乘員逡逑約束系統(tǒng)的功效性需要利用臺車碰撞試驗來驗證，為了縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，也要逡逑通過一些現(xiàn)代化計算機仿真模擬技術(shù)，計算車身結(jié)構(gòu)和乘員約束系統(tǒng)對整車碰撞逡逑安全性的影響。歐美很多國家都對汽車碰撞安全問題有非常深入的研究。比如逡逑Ｈｅｏｎ邋Ｙｏｕｎｇ邋Ｋｉｍ，Ｋｅｎｔａｒｏ邋Ｓａｔｏ等針對正碰和側(cè)碰進行了仿真分析和試驗，深入逡逑研究了汽車被動安全性問題Ｐａｔｅｌ，Ｋａｎｇ１％等引用ＨＣＡ模型，運用變密度法逡逑和非線性ＳＩＭＰ算法，通過有限元軟件ＬＳ－ＤＹＮＡ在動態(tài)加載工況下，進行拓撲逡逑優(yōu)化仿真計算，找到了相應(yīng)的拓撲優(yōu)化算法。Ｓ．Ｙ．邋Ｃｈｅ＃針對不穩(wěn)定的顯式有限逡逑６逡逑
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 宋凱;陽均;趙小羽;顧紀超;崔曉;;概念設(shè)計階段基于混合元模型的純電動鋁合金汽車車身輕量化優(yōu)化設(shè)計[J];機械科學與技術(shù);2015年07期

2 謝倫杰;張維剛;常偉波;崔杰;;基于SIMP理論的電動汽車車身多目標拓撲優(yōu)化[J];汽車工程;2013年07期

3 廖君;王馮良;胡望岳;;電動轎車車身輕量化優(yōu)化設(shè)計[J];機電工程;2009年02期

4 李秀芬;黃妙華;;輕型車身材料在電動汽車上的應(yīng)用與發(fā)展[J];汽車工藝與材料;2006年07期

5 侯德藻,劉剛,高鋒,李克強,連小珉;新型汽車主動避撞安全距離模型[J];汽車工程;2005年02期

6 胡玉梅,鄧兆祥,李曉紅,王攀,王勇;微型客車正面碰撞計算機仿真時間與精度研究[J];汽車工程;2004年06期

7 張君媛,林逸,華偉,張敏;基于隨機模擬的汽車安全帶系統(tǒng)約束效能優(yōu)化[J];汽車工程;2004年03期

8 王登峰,曾迥立;汽車吸能轉(zhuǎn)向機構(gòu)與駕駛員碰撞的仿真與試驗[J];汽車工程;2003年01期

9 林逸,張建偉,馬天飛,楊文利;微型客車抗撞性改進的計算機仿真[J];汽車工程;2002年06期

10 張容波,陳昌明,吳憲;燃料電池轎車車身骨架結(jié)構(gòu)分析[J];制造業(yè)自動化;2002年07期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 王傳青;白車身前端結(jié)構(gòu)—材料—性能一體化輕量化多目標協(xié)同優(yōu)化設(shè)計[D];吉林大學;2016年

2 唐洪斌;乘用車正面抗撞性設(shè)計方法研究[D];吉林大學;2008年

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 張明新;白車身前端結(jié)構(gòu)安全件的輕量化優(yōu)化設(shè)計[D];吉林大學;2013年

2 葉智博;安全氣囊碰撞數(shù)據(jù)處理與點火算法的研究[D];武漢理工大學;2005年

本文編號：2627541