汽車的側(cè)面柱碰撞是一種常見的交通事故形式。在側(cè)面柱碰撞中,由于柱狀物的剛度較高、受撞擊的面積較小,且受碰撞區(qū)域結(jié)構(gòu)較為薄弱、吸能緩沖空間較小,導(dǎo)致乘員的傷亡率較高。然而在目前國內(nèi)外關(guān)于碰撞事故的研究中,對側(cè)面柱碰撞的研究較少。因此,提升側(cè)面柱碰撞工況下車身結(jié)構(gòu)的耐撞性能,不僅具有重要的現(xiàn)實意義,也具有一定難度。針對以上問題,本文以車門總成中重要防護(hù)件車門防撞梁為研究對象,以一種新穎的聚合物泡沫填充夾芯管結(jié)構(gòu)改進(jìn)車門防撞梁設(shè)計,并用系統(tǒng)方法優(yōu)化夾芯管車門防撞梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)。本文的主要研究內(nèi)容如下:建立并驗證了聚合物泡沫填充夾芯管結(jié)構(gòu)在動態(tài)三點(diǎn)彎曲工況下的有限元模型�；诜抡娼Y(jié)果分析,發(fā)現(xiàn)夾芯管的外管厚度、內(nèi)管外徑以及內(nèi)管厚度為影響夾芯管彎曲性能的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。根據(jù)歐洲新車評價體系(European New Car Assessment Program,Euro-NCAP)側(cè)面柱碰撞試驗工況標(biāo)準(zhǔn)(2009年版),建立了整車有限元模型,并運(yùn)用實車試驗結(jié)果證明了有限元模型的有效性。從車門內(nèi)板對應(yīng)假人骨盆位置的侵入量、車門所受平均碰撞力以及質(zhì)量3個方面,對比了單層圓管原結(jié)構(gòu)與初選的夾芯管結(jié)構(gòu)兩種設(shè)計方案的耐撞性能,初步證明了夾芯管車門防撞梁的可行性及優(yōu)越性。為了進(jìn)一步提升夾芯管車門防撞梁設(shè)計在側(cè)面柱碰撞下的耐撞性能,本文對夾芯管結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在優(yōu)化過程中,利用粒子群優(yōu)化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法優(yōu)化克里金(Kriging,KRG)模型的超參數(shù),保證超參數(shù)在任何初始條件下都能獲得最優(yōu)值,從而提模型的預(yù)測精度。并證明,相比與原始KRG模型,經(jīng)PSO算法優(yōu)化的KRG模型能提供更準(zhǔn)確的預(yù)測響應(yīng)值。優(yōu)化結(jié)果表明,相比于單管原設(shè)計,夾芯管可靠性優(yōu)化設(shè)計使得車門防撞梁的質(zhì)量減少了13.944%,在側(cè)面柱碰撞下的碰撞安全性能和可靠性也都得到了提高,在工程實際應(yīng)用中具有重要的參考價值。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.834
【部分圖文】：

圖 1.1 鋼制單管結(jié)構(gòu)與夾芯管結(jié)構(gòu)的力-位移曲線.1 The force-displacement curves of the single steel tube and the hybrid str，雖然目前國內(nèi)外已經(jīng)開展了大量針對泡沫填充結(jié)構(gòu)的研究，探討了泡沫填充結(jié)構(gòu)在工程問題中的應(yīng)用價值，很少有文獻(xiàn)考整車結(jié)構(gòu)之中的泡沫填充結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。因此，本文將在泡沫填充夾芯管結(jié)構(gòu)，并在標(biāo)準(zhǔn)碰撞工況下對夾芯管結(jié)構(gòu)參數(shù)側(cè)面柱碰撞測試工況，世界上承認(rèn)并使用的汽車側(cè)面柱碰撞法規(guī)及評價標(biāo)準(zhǔn)主要有法規(guī)(Federal Motor Vehicle Safety Standards, FMVSS) 201 和 F撞，美國新車評價規(guī)程 (US-New CarAssessment Program, US-N歐洲新車評價規(guī)程 (European New Car Assessment Program, E撞。其中 FMVSS 201 與 FMVSS 214 剛性柱碰撞為美國國家公

圖 2.5 可靠性優(yōu)化示意圖Fig 2.5 The schematic of the reliability optimization本章小結(jié)本章主要介紹了優(yōu)化方法的理論基礎(chǔ)，為后續(xù)的優(yōu)化研究作出鋪墊。首紹了傳統(tǒng) KRG 近似模型的基本概念及建立原理，并利用 PSO 算法對 KR行了改進(jìn)，將這種改進(jìn)后的 KRG 模型稱為 PSO-KRG 模型。此外，本章常用的試驗設(shè)計方法進(jìn)行了簡介。最后，本章敘述了可靠性優(yōu)化設(shè)計的。

圖 3.2 夾芯管動態(tài)三點(diǎn)彎曲實驗示意圖Fig 3.2 The schematic of the dynamic three-point bending experiment管有限元模型建立管外管、內(nèi)管以及泡沫填充結(jié)構(gòu)均劃分為 8 節(jié)點(diǎn)實體單元，屬ION_SOLID，單元積分方式 ELFORM 均使用 1 號常應(yīng)力實體單數(shù)硬化塑性(*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY)材料本構(gòu)模型與外管的鋁合金材料。填充材料 Terocore 使用 63 號可RUSHABLE_FOAM)材料本構(gòu)模型模擬。63 號材料模型能通過述復(fù)雜的泡沫材料特征。除常用的材料參數(shù)如密度、彈性模量號材料模型還需要輸入泡沫材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線。根據(jù)文獻(xiàn)[63力-應(yīng)變曲線如圖 3.3 所示。在 LS-DYNA 中，夾心管所使用的置如表 3.1 所示。有限元模型中的壓頭與支座均視為剛體，使擬。
【參考文獻(xiàn)】

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1 朱海濤;張振鼎;張向磊;馬偉杰;;側(cè)面柱碰撞標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢探討[J];交通標(biāo)準(zhǔn)化;2012年24期

2 陳志英;任遠(yuǎn);白廣忱;高陽;;粒子群優(yōu)化的Kriging近似模型及其在可靠性分析中的應(yīng)用[J];航空動力學(xué)報;2011年07期

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本文編號：2854907