【摘要】：汽車碰撞正在成為現(xiàn)代汽車技術研究的最重要課題之一。碰撞類型當中,側面碰撞的發(fā)生率較高,同時乘員死亡率也高。而B柱作為側面碰撞中首當其沖的部件,其強度與剛度直接決定了汽車的側面碰撞耐撞性能。以優(yōu)化側面碰撞中汽車B柱的耐撞性為目標,本文主要開展了以下幾部分內容的研究工作:(1)基于HyperMesh與LS-DYNA有限元軟件,建立整車側面碰撞模型,從車身變形情況、傳力路徑優(yōu)化與能量分布情況三個方面對側圍結構件進行碰撞分析,得到側面碰撞中重點研究的對象為B柱。(2)對零部件試驗工況進行設計,得到加載行程為150mm、加載速度為5mm/min(仿真時為2mm/ms)、支承圓柱與加載壓頭的直徑均為30mm、跨距為820mm、支撐方式為兩端簡支、加載位置為梁中間部位。根據(jù)截面慣性矩一定的原則,將B柱率先折彎位置處截面等效簡化成規(guī)則的矩形截面,其長×寬的尺寸為130mm×85mm。(3)設計一種準靜態(tài)三點彎曲試驗裝置,同時確定了試驗所用到的兩個評價指標,分別是平均載荷與載荷峰值。針對材料、厚度和截面長寬比三個研究因素,進行了抗彎性能影響規(guī)律的探究。對于材料因素,材料的屈服強度越高,薄壁梁的抗彎性能越好;對于厚度因素,厚度越大,薄壁梁的抗彎性能越好,但不能一直地增大,另外,內板對抵抗彎曲所起的作用較小,抗彎性能主要由外板來體現(xiàn);對于截面長寬比,截面周長一定的情況下,長寬比越大,即薄壁梁形狀越扁平,其抗彎性能則會越差。(4)應用所得到的抗彎性能規(guī)律指導B柱結構的設計,得到截面優(yōu)化后的B柱。接著在整車側面碰撞有限元模型中采用正交試驗設計技術,基于Kriging近似模型,結合NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法,以B柱的質量m最小以及腹部侵入量D最小為兩個目標函數(shù),優(yōu)化B柱的外板材料與厚度、加強板材料與厚度以及內板材料這五個參數(shù),獲得多目標下B柱性能最優(yōu)的組合方案,并優(yōu)化仿真結果與初始仿真結果進行對比,得到優(yōu)化方案下的B柱質量減少了10.77%,腹部侵入量減少了28.51%,從而對優(yōu)化方案進行了有效的驗證,結果顯示本優(yōu)化方法具有可靠性。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U467.14
【圖文】：

加上車門距離乘員的距離較短，故乘員面此，汽車側面碰撞成為汽車安全研究的重點內容。來，國內外針對提高事故中汽車的耐撞性，提出了。例如，2006 年 7 月，中國汽車技術研究中心首度提新車評價規(guī)程。C-NCAP 是將在市場上購買的新車安全性能測試，其比我國現(xiàn)有強制性國家標準更加面碰撞試驗要求對一種車型進行可變形移動壁障臺臺車）速度為 50km/h 與車輛的側面碰撞，碰撞示意據(jù)得到的各試驗數(shù)據(jù)，計算各項試驗得分和總分，]。在 C-NCAP 規(guī)程中，側面碰撞試驗是強制性試驗比例較大，接近三分之一。而最新頒布的 2018 年 2015 年版的嚴格得多，修改了側面碰撞可變形壁障的評價標準也有了大幅度提高，使得車型的五星級這種背景，包括國內外各大汽車企業(yè)、研究院與高面碰撞安全性能的研究[3]。

碰撞分析部位的距離直接影響了乘員的損傷情會很小，例如，側面碰撞。如果側圍對乘員造成嚴重的損傷，甚至死亡。件成為直接承受碰撞載荷的第一道屏撞性，吸收掉巨大的碰撞能量，以改善其附近的車身結構件進行耐撞性研究幾乎沒有緩沖空間，故 B 柱是抵抗車性能是汽車側面碰撞耐撞性能最主要的大地影響到乘員的生存空間。B 柱總成身外覆蓋件（即外板）、加強板、加

建立了某車型整車側面碰撞有限元模型，在 HyperMesh 軟件中截得的模型示意圖如圖2-2 所示，其碰撞速度為 50km/h，碰撞過程持續(xù)的時間大概為 90ms。要采用某有限元模型進行仿真分析，首先要做的事情是驗證模型的精度，驗證其是否滿足使用要求。根據(jù)同項目組的徐芳所寫的學位論文[47]中的節(jié) 2.1.2所示仿真結果，從能量變化曲線結果驗證了有限元模型的有效性，而本文使用的是同一個模型，故模型滿足使用要求。圖 2-2 某車型整車側面碰撞有限元模型為了方便觀察梁構件的變形情況，故隱去了車門、車窗、引擎蓋與頂蓋等，整車側面碰撞時不同時刻的車身變形仿真結果如圖 2-3 所示。由圖可以看出，主要變形區(qū)是汽車的側圍部分，隨著時刻的增大，側圍位置的 B 柱、門檻梁、車門防撞桿、上邊梁等均產生了較為明顯的塑性鉸，出現(xiàn)彎曲變形，并有部分結構件整體向乘員艙侵入，這時，駕駛員的生命受到了極大程度的威脅。而根據(jù)變形嚴重程度，明顯地 B 柱首當其沖

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8 孫s

本文編號：2773831