目前,輕量化作為節(jié)能、保護環(huán)境、提高車輛性能的有效途徑已成為世界汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢。本研究結(jié)合市場需求,以課題單位所需的某汽車發(fā)動機罩板為研究對象,對其進行輕量化設(shè)計與耐撞性驗證仿真。主要研究過程與結(jié)論如下:(1)針對研究對象建立了有限元分析模型并對其進行了網(wǎng)格劃分。以某企業(yè)汽車發(fā)動機罩板(下文簡稱罩板)為研究對象,選取四種工況,得到了相應(yīng)初始模型的應(yīng)力云圖和位移云圖,為輕量化設(shè)計提供了數(shù)值依據(jù)。(2)分析不同材料對罩板輕量化效果的影響,預(yù)設(shè)三種材料替換方案并對其進行了有限元分析。從強度、最大變形量、減重效果及經(jīng)濟效益的角度對各方案進行了綜合比較,為材料替換方案的確定提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),為進一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。(3)在材料替換的基礎(chǔ)上,為滿足靜態(tài)剛度需求,設(shè)定位移、一階模態(tài)頻率為約束條件,以加權(quán)應(yīng)變能最小為優(yōu)化目標函數(shù),選用了一種基于變密度法的罩板拓撲優(yōu)化方案展開研究。對優(yōu)化后的罩板進行了四種工況下的有限元計算,對比了優(yōu)化前后罩板的性能和重量,得出了該優(yōu)化方案是合理有效的結(jié)論。(4)對罩板進行輕量化設(shè)計以后,為驗證在非線性瞬態(tài)沖擊下的安全性,選用顯式法建立了罩板的非線性瞬態(tài)分析有限元模...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 汽車輕量化技術(shù)的現(xiàn)狀及趨勢
        1.2.2 汽車耐撞性分析現(xiàn)狀及趨勢
    1.3 本論文的主要研究工作
第2章 汽車發(fā)動機罩板的有限元分析
    2.1 汽車發(fā)動機罩板有限元分析建模
        2.1.1 汽車發(fā)動機罩板有限元分析原理
        2.1.2 汽車發(fā)動機罩板有限元模型
        2.1.3 汽車發(fā)動機罩板模型有限元網(wǎng)格劃分
    2.2 汽車發(fā)動機罩板工況分析
        2.2.1 正向彎曲工況分析
        2.2.2 側(cè)向彎曲工況分析
        2.2.3 扭轉(zhuǎn)彎曲工況分析
        2.2.4 模態(tài)工況分析
    2.3 初始汽車發(fā)動機罩板工況有限元分析
        2.3.1 初始正向彎曲工況有限元分析
        2.3.2 初始側(cè)向彎曲工況有限元分析
        2.3.3 初始扭轉(zhuǎn)彎曲工況有限元分析
        2.3.4 初始模態(tài)工況有限元分析
        2.3.5 汽車發(fā)動機罩板工況分析結(jié)果
    2.4 本章小結(jié)
第3章 面向材料替換的罩板輕量化設(shè)計
    3.1 新型輕量化材料分類
    3.2 材料替換方案
    3.3 材料替換輕量化設(shè)計有限元計算結(jié)果及對比
        3.3.1 材料替換輕量化設(shè)計有限元計算結(jié)果
        3.3.2 優(yōu)化前后結(jié)果比較分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于拓撲優(yōu)化的罩板輕量化設(shè)計
    4.1 拓撲優(yōu)化概述
    4.2 拓撲優(yōu)化過程
        4.2.1 基礎(chǔ)理論陳述
        4.2.2 選用變密度法的拓撲優(yōu)化過程
    4.3 罩板拓撲優(yōu)化策略及其有限元計算
        4.3.1 策略設(shè)定
        4.3.2 拓撲優(yōu)化有限元計算及結(jié)果對比
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于非線性瞬態(tài)分析的罩板耐撞性研究
    5.1 碰撞仿真基本原理
    5.2 基于非線性瞬態(tài)分析的罩板碰撞仿真建模
        5.2.1 非線性瞬態(tài)分析概述
        5.2.2 非線性有限元顯式積分與時間步長控制
        5.2.3 接觸力及約束條件
        5.2.4 沙漏能變形控制
    5.3 汽車發(fā)動機罩板碰撞仿真實驗
        5.3.1 網(wǎng)格劃分及單元選擇
        5.3.3 碰撞仿真結(jié)果分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間科研成果
附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目



本文編號：3836771