近年來,隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,汽車保有量逐漸增加,汽車發(fā)生低速碰撞的概率也隨之增大,在一些小的刮蹭事故中,塑料保險(xiǎn)杠面罩是最容易出現(xiàn)損傷的部位。為此,需要保險(xiǎn)杠面罩在低速碰撞中具有良好的剛度特性和吸能特性,以保證在事故中表面變形小而容易依靠自身的回彈特性來復(fù)原或易于維修。另一方面,為了降低整車質(zhì)量、減少燃油消耗,希望保險(xiǎn)杠面罩質(zhì)量盡量小。同時(shí),減少保險(xiǎn)杠面罩質(zhì)量可以節(jié)省材料,對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。在刮蹭等低速碰撞事故中,后保險(xiǎn)杠所占的比例較高,而且相比于前保險(xiǎn)杠,后保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,更易于實(shí)現(xiàn)尺寸優(yōu)化。因此,本論文將以某乘用車后保險(xiǎn)杠面罩為研究對(duì)象,以保證其抗撞性能作為約束條件,對(duì)其各部分厚度進(jìn)行尺寸優(yōu)化。由于在保險(xiǎn)杠低速碰撞過程中涉及動(dòng)態(tài)載荷、材料非線性、接觸非線性等問題,難以在碰撞狀態(tài)下直接進(jìn)行優(yōu)化。為解決此問題,本文運(yùn)用等效靜態(tài)載荷法,將動(dòng)態(tài)非線性優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成靜態(tài)線性優(yōu)化問題。本文首先針對(duì)等效靜態(tài)載荷法展開研究,歸納出該方法的分析計(jì)算流程。為了驗(yàn)證計(jì)算流程的準(zhǔn)確性,以彎曲薄板為例,運(yùn)用Hypermesh里的LS-DYNA模塊建立薄板碰撞有限元模型... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

等效靜態(tài)載荷法基本思想

第2章基于等效靜態(tài)載荷法的輕量化理論21間步越多，將等效靜態(tài)載荷輸入靜態(tài)線性優(yōu)化有限元模型進(jìn)行優(yōu)化的工況也越多。與此同時(shí)，計(jì)算出來的一組等效靜態(tài)載荷需施加在有限元模型的所有節(jié)點(diǎn)的六個(gè)方向上，工作繁瑣。為了減少計(jì)算時(shí)間，提高計(jì)算效率，可針對(duì)不同優(yōu)化問題提取有效時(shí)間步計(jì)算等效靜態(tài)載荷，沒必要對(duì)每個(gè)時(shí)間步計(jì)算等效靜態(tài)載荷，進(jìn)行多工況優(yōu)化[10,51,52]。本文主要研究在保證侵入量滿足要求的前提下，對(duì)保險(xiǎn)杠面罩進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，只需保證保險(xiǎn)杠在碰撞過程中位移最大時(shí)刻即侵入量最大時(shí)滿足約束條件即可，沒必要考慮其他時(shí)刻保險(xiǎn)杠變形情況。因此，只需計(jì)算動(dòng)態(tài)碰撞過程中，位移最大所在時(shí)間步的等效靜態(tài)載荷，如圖2.5所示。圖2.5等效靜態(tài)載荷工況的選擇由圖2.5可知，只需計(jì)算動(dòng)態(tài)非線性分析過程中位移響應(yīng)最大時(shí)刻maxt對(duì)應(yīng)

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文24掃掠而成。由于薄板二維網(wǎng)格是軟件Hypermesh自動(dòng)劃分的，網(wǎng)格質(zhì)量參差不齊，需要運(yùn)用2D界面的qualityindex功能進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量檢查。檢查所有二維網(wǎng)格的單元最大最小尺寸、扭曲度、翹曲度、雅可比系數(shù)等等是否滿足要求，若不滿足，則需重新劃分問題網(wǎng)格或直接優(yōu)化網(wǎng)格。除此之外，還需運(yùn)用checkelems檢查并刪除重合網(wǎng)格。為防止發(fā)生穿透現(xiàn)象，需運(yùn)用normals功能檢查單元法向，保證同一表面單元法向一致。最終，薄板的碰撞分析網(wǎng)格模型如圖3.1所示，薄板模型節(jié)點(diǎn)總數(shù)為894，網(wǎng)格數(shù)為846。圖3.1薄板碰撞有限元網(wǎng)格模型3.1.2單元屬性單元屬性包括材料屬性和截面屬性，在LS-DYNA中分別對(duì)應(yīng)關(guān)鍵字*MAT_與*SECTION_。根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)的不同，為單元選擇不同的材料屬性與截面屬性。為模擬保險(xiǎn)杠面罩，薄板材料參考聚丙烯材料，材料模型選擇雙線性彈塑性材料模型，即材料屬性卡片選擇MATL3卡片，密度設(shè)置為1.09×10-6kg/mm3，彈性模量為1640MPa，泊松比為0.35，屈服應(yīng)力為7MPa，切線模量為22MPa[21]。薄板材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖3.2所示。剛性圓柱體材料屬性卡片選擇MATL20，即剛性材料模型，密度設(shè)置為7.83×10-5kg/mm3，彈性模量為2.07×105MPa，泊松比為0.25，并在材料卡片的CMO、CON1和CON2對(duì)話框中選擇合適的選項(xiàng)，薄板剛性圓柱體

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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