發(fā)布時(shí)間：2021-04-23 13:01

　　目前,隨著環(huán)境污染、能源危機(jī)等問(wèn)題的日趨嚴(yán)重,汽車輕量化技術(shù)作為節(jié)能減排的重要手段,越來(lái)越受到汽車廠商和科研機(jī)構(gòu)的重視。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其具有的質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)異性能,是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的理想材料。本文將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩,研究其在正面高速碰撞條件下的鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:（1）簡(jiǎn)化原鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩的CAD模型。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的性能要求,選擇纖維與基體材料,設(shè)計(jì)初始鋪層。在HyperMesh軟件中建立復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩有限元模型并劃分網(wǎng)格。選取四種工況,比較原鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩和復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的基本力學(xué)性能和質(zhì)量大小,說(shuō)明了碳纖維復(fù)合材料替代鋼在發(fā)動(dòng)機(jī)罩上應(yīng)用的可行性。（2）參照GB11551-2014建立碰撞系統(tǒng),在LS-DYNA中進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)罩的正面高速碰撞有限元仿真。對(duì)比原鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩和復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩吸能量的大小,結(jié)果表明,初始鋪層的復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的吸能量大于原鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩,發(fā)動(dòng)機(jī)罩的正面耐撞性得到了提高。（3）以發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)外板各鋪層角度為設(shè)計(jì)變量,以吸能量為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)拉丁超立方方法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì),得到80組樣本數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上建立Krig... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)安大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
        1.2.3 汽車耐撞性分析現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 復(fù)合材料力學(xué)基礎(chǔ)與基本理論
    2.1 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基本構(gòu)造形式
    2.2 各向異性復(fù)合材料彈性力學(xué)基礎(chǔ)
    2.3 正交各向異性單層材料的強(qiáng)度理論
    2.4 層合板強(qiáng)度概述
    2.5 本章小結(jié)
第三章 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的基本力學(xué)性能分析
    3.1 有限元法理論基礎(chǔ)
        3.1.1 有限元法概述
        3.1.2 有限元分析流程
    3.2 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析工況
        3.2.1 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.2.2 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的分析工況
    3.3 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩有限元模型的建立
        3.3.1 幾何清理和劃分網(wǎng)格
        3.3.2 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩模型鋪層的建立
    3.4 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩基本力學(xué)性能驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第四章 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩正面高速碰撞仿真
    4.1 顯式非線性有限元法理論基礎(chǔ)
        4.1.1 顯式非線性有限元法概述
        4.1.2 顯示非線性有限元法
        4.1.3 時(shí)間步長(zhǎng)控制
        4.1.4 沙漏控制
    4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)罩正面高速碰撞仿真
        4.2.1 仿真工況的選擇
        4.2.2 碰撞系統(tǒng)有限元模型的建立
        4.2.3 接觸的設(shè)置
    4.3 碰撞仿真結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 碳纖維復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩的鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)
    5.1 碰撞仿真的近似模型
        5.1.1 設(shè)計(jì)變量和評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定
        5.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.3 近似模型的建立
    5.2 發(fā)動(dòng)機(jī)罩的鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)
        5.2.1 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型
        5.2.2 優(yōu)化方法選擇
    5.3 優(yōu)化結(jié)果分析及驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于成年行人頭部保護(hù)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩優(yōu)化[J]. 張良安,喬維高.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2017(01)
[2]汽車前部結(jié)構(gòu)低速碰撞耐撞性與輕量化優(yōu)化[J]. 李兆凱,余強(qiáng),趙軒,陳俊杰,范起飛.  中國(guó)公路學(xué)報(bào). 2016(10)
[3]基于COPRAS評(píng)價(jià)方法的薄壁梁拼焊板多工況耐撞性能研究[J]. 陳濤,王國(guó)強(qiáng),段利斌,胡朝輝.  汽車工程. 2016(07)
[4]基于顯式有限元軟件的地鐵列車耐撞性研究[J]. 雷成,王麗紅,吳敏.  城市軌道交通研究. 2016(06)
[5]基于改進(jìn)自適應(yīng)遺傳算法的復(fù)合材料鋪層優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 陸振玉,張恩陽(yáng),劉波.  玻璃鋼/復(fù)合材料. 2016(02)
[6]純電動(dòng)汽車的碰撞相容性與NVH多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化[J]. 雷正保,肖林輝,陽(yáng)彪,寧寒.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2016(01)
[7]碳纖維復(fù)合材料汽車翼子板優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J]. 程章,朱平,馮奇,何健,周慶偉.  汽車工程學(xué)報(bào). 2015(05)
[8]基于正面碰撞安全性的增程式純電動(dòng)汽車車身輕量化研究[J]. 龍江啟,袁章平,符興鋒,周斯加.  汽車工程. 2015(04)
[9]塑料復(fù)合材料在汽車輕量化中的創(chuàng)新應(yīng)用[J]. 劉建才,曹渡,李劍,李時(shí)成,劉波,李曉青.  現(xiàn)代零部件. 2013(12)
[10]碳纖維復(fù)合材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用[J]. 俞璦權(quán),盧朕.  上海汽車. 2013(07)

博士論文
[1]纖維增強(qiáng)復(fù)合材料框架結(jié)構(gòu)拓?fù)渑c纖維鋪角一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 段尊義.大連理工大學(xué) 2016
[2]輕質(zhì)吸能材料和結(jié)構(gòu)的耐撞性分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化[D]. 張宗華.大連理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于行人保護(hù)的復(fù)合材料發(fā)動(dòng)機(jī)罩設(shè)計(jì)研究[D]. 陳建新.沈陽(yáng)理工大學(xué) 2015
[2]汽車保險(xiǎn)杠碰撞仿真研究[D]. 張金虎.武漢理工大學(xué) 2009
[3]復(fù)合材料商用車車架的CAD/CAE研究[D]. 張子春.武漢理工大學(xué) 2007
[4]重型專用汽車復(fù)合材料車架計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研究[D]. 余良富.武漢理工大學(xué) 2005
[5]復(fù)合材料層合板的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D]. 姚穎.西北工業(yè)大學(xué) 2001



本文編號(hào)：3155376