【摘要】：以往的抗撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只需滿足安全性指標(biāo),雖然它既要碰撞最大加速度小又要結(jié)構(gòu)最大變形量小,但可行域有交集。隨著安全法規(guī)的完善,新增了導(dǎo)向性指標(biāo),但導(dǎo)向性要求抗撞結(jié)構(gòu)有極高剛度,使同時(shí)滿足碰撞加速度小(吸能指標(biāo))與導(dǎo)向性能好(導(dǎo)向指標(biāo))的剛度可行域?yàn)榭占?導(dǎo)致現(xiàn)有單層規(guī)劃優(yōu)化方法已經(jīng)無法解決抗撞結(jié)構(gòu)吸能與導(dǎo)向兼顧難題。本文研究抗撞結(jié)構(gòu)吸能與導(dǎo)向之間存在的主從關(guān)聯(lián)特性后,分別確定吸能與導(dǎo)向性的定量評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)兩者主從關(guān)系進(jìn)行界定并建立了主從關(guān)聯(lián)優(yōu)化模型。針對(duì)吸能導(dǎo)向優(yōu)化問題求解進(jìn)行分析可知,從數(shù)值優(yōu)化角度無法解決吸能與導(dǎo)向主從關(guān)聯(lián)優(yōu)化問題�；诖�,本文結(jié)合耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化方法和抗撞結(jié)構(gòu)主從關(guān)聯(lián)優(yōu)化模型,通過創(chuàng)新性地引入導(dǎo)向剛度補(bǔ)償方法,提出了一種主從關(guān)聯(lián)耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化方法,并作出詳細(xì)的闡述。該方法解決了抗撞結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足吸能與導(dǎo)向性要求的可行域?yàn)榭占瘯r(shí)的拓?fù)鋬?yōu)化問題,將有效解決具有主從關(guān)聯(lián)特性的吸能導(dǎo)向抗撞結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。為了驗(yàn)證方法的可行性,文章通過兩個(gè)工程實(shí)際問題進(jìn)行了方法的論述及驗(yàn)證:一方面,針對(duì)車輛在小偏置導(dǎo)向與正面碰撞吸能難以兼顧難題,以純電動(dòng)汽車為例,對(duì)車頭抗撞結(jié)構(gòu)開展主從關(guān)聯(lián)耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化及有限元仿真分析來驗(yàn)證方法的適用性。通過仿真結(jié)果進(jìn)行定性和定量分析,得出:車輛能夠在25%小偏置碰撞中有優(yōu)越的導(dǎo)向性且在100%正面碰撞中吸能效果良好,對(duì)提升汽車被動(dòng)安全防護(hù)性能意義深遠(yuǎn)。另一方面,面對(duì)亟待解決的乘用車追尾碰撞安全性問題,在研究了乘用車-半掛車追尾碰撞相容性后,運(yùn)用主從關(guān)聯(lián)耐撞性拓?fù)鋬?yōu)化方法對(duì)車尾后下部防護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真分析結(jié)果表明:優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)能在正面追尾碰撞中防止乘用車下鉆且吸能特性優(yōu)越,具有良好的耐撞性能;此外,在小重疊率的追尾碰撞中能夠使乘用車導(dǎo)向。優(yōu)化結(jié)構(gòu)有效解決不同重疊率的追尾碰撞安全性問題,保障了乘員生命安全。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U467.14
【圖文】：

外形：乘用車質(zhì)量、剛度相比商用車太小，并且半掛車等底盤太高，幾何外形也不相容。逡逑追尾碰撞中，轎車容易下鉆且車頭抗撞結(jié)構(gòu)不能有效吸能，導(dǎo)致乘員艙擠壓變形，乘員逡逑生命安全嚴(yán)重受威脅（如圖１．１所示）。逡逑ａ）乘用車追尾貨車邋ｂ）乘用車追尾商用車逡逑圖１．１乘用車追尾碰撞逡逑針對(duì)追尾碰撞安全性，盡管許多學(xué)者在乘員碰撞損傷［６Ｓ—７火乘用車結(jié)構(gòu)耐撞性［？７６］逡逑等方面進(jìn)行了大量的研宄并取得了顯著的成就，但是對(duì)車輛后下部防護(hù)裝置（車尾抗撞逡逑結(jié)構(gòu)）的研究也是一個(gè)不容忽視的重點(diǎn)。要改善追尾碰撞相容性，質(zhì)量因素是難以改變逡逑的，而剛度、幾何外形是相對(duì)容易改善的。半掛車等車輛的后下部防護(hù)裝置是保護(hù)乘用逡逑車安全的結(jié)構(gòu)設(shè)施，通過研宄后下部防護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)外形及剛度特性，解決兩車幾何外逡逑形、剛度不相容難題，能夠有效提高追尾碰撞的相容性。逡逑現(xiàn)階段，包括貨車、商用車、半掛車等在內(nèi)的車輛后下部防護(hù)裝置的安裝主要存在逡逑一些問題［７７１：仍然有少數(shù)車輛并未執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定去安裝后下部防護(hù)裝置；后下部防護(hù)裝逡逑置剛度過低

糟糕的追尾碰撞安全性需要改善。與此同時(shí)，更嚴(yán)重的是：在小重疊率追尾事故中逡逑造成的損傷往往更大。小重疊率下的追尾碰撞使得乘用車與下后部防護(hù)裝置的接觸面更逡逑小，碰撞力傳遞路徑更少，造成的乘用車碰撞損傷嚴(yán)重（如圖１．２所示）。逡逑由此可見，小重疊率下的追尾碰撞安全性問題亟待解決。逡逑１．３主要研究?jī)?nèi)容逡逑本論文的研究課題受到國家自然科學(xué)

以往的抗撞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只需滿足安全性指標(biāo)，雖然它既要求碰撞最大加速度小又要結(jié)逡逑構(gòu)最大變形量小，但可行域有交集。抗撞結(jié)構(gòu)在剛度設(shè)計(jì)中能夠同時(shí)協(xié)調(diào)好碰撞加速度逡逑峰值最小化與結(jié)構(gòu)侵入量最小化。如圖２．１所示：要使碰撞最大加速度小，需要抗撞結(jié)逡逑構(gòu)吸能量大，結(jié)構(gòu)有足夠小的剛度集弋；結(jié)構(gòu)最大變形量小，要求抗撞結(jié)構(gòu)需要有一定逡逑的剛度集＆。最大加速度小和結(jié)構(gòu)最大變形量小兩目標(biāo)在結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)上有交集，逡逑即當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛度集為（（＆0＆邋＝邋NB，時(shí)，能夠同時(shí)滿足兩目標(biāo)。具有優(yōu)越吸逡逑能特性的抗撞結(jié)構(gòu)要求碰撞加速度與結(jié)構(gòu)變形量同步最優(yōu)化，但要使碰撞加速度小和結(jié)逡逑構(gòu)變形量小，兩者的可行解為非空集，現(xiàn)有單層優(yōu)化方法可以解決。逡逑圖２．１剛度有交集示意圖逡逑但滿足碰撞加速度小需要結(jié)構(gòu)具有較低的剛度集＆，該集合最大剛度為導(dǎo)逡逑向要求結(jié)構(gòu)具有極高的剛度集尺３，該集合最小剛度為。如圖２．２所示，碰撞加速逡逑度和導(dǎo)向在結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)域上是無交集的（／：

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本文編號(hào)：2769045