發(fā)布時(shí)間：2017-09-09 03:31

  本文關(guān)鍵詞：基于性能關(guān)重度及富余量的車身輕量化設(shè)計(jì)與優(yōu)化

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【摘要】：安全、節(jié)能、環(huán)保是現(xiàn)代汽車技術(shù)的三大主題�？v觀汽車工業(yè)發(fā)展史,尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后工業(yè)時(shí)代,面臨著日趨嚴(yán)重的交通事故、能源短缺和碳排放問題。為了解決這些問題,世界各國(guó)政府對(duì)于汽車技術(shù)發(fā)展提出了更高的要求,如車輛安全、排放要求以及油耗要求等。汽車輕量化設(shè)計(jì)是車輛節(jié)能降耗主要途徑之一,也是國(guó)內(nèi)外各個(gè)汽車制造商將它作為未來汽車技術(shù)發(fā)展的主要方向。然而,各個(gè)整車廠在研發(fā)新車型時(shí),往往將汽車安全性能標(biāo)定作為整車項(xiàng)目的立項(xiàng)之本。其一是受國(guó)家法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的約束,如GB20071-2006,C-NCAP,E-NCAP等;其二是汽車用戶最直接關(guān)注的性能指標(biāo)之一。因此,在汽車產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)過程中,對(duì)于DRE,(Design Research Engineer)而言,如何在確保整車安全性能的前提下,實(shí)現(xiàn)車身輕量化設(shè)計(jì)成為了一個(gè)關(guān)鍵且棘手的問題。這是因?yàn)?車身耐撞性是汽車碰撞安全性的基石,車身輕量化是車輛節(jié)能降耗主要途徑之一,而兩者在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有著相互沖突的可能性。為了消除這種沖突的矛盾問題,本文綜述了國(guó)內(nèi)外面向車身耐撞性和輕量化設(shè)計(jì)方法,總結(jié)出以碰撞過程中各個(gè)零部件產(chǎn)生的應(yīng)變能EQ為設(shè)計(jì)分析載體,針對(duì)車身關(guān)鍵部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)輕量化最優(yōu)設(shè)計(jì),并兼顧車身耐撞性設(shè)計(jì)要求。首先,以整車50km/h側(cè)面碰撞工況為分析條件,依據(jù)C-NCAP管理規(guī)范2015版,建立該工況下的CAE計(jì)算模型,為后文針對(duì)車身結(jié)構(gòu)作耐撞性設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析奠定基礎(chǔ)。對(duì)于車體結(jié)構(gòu)的耐撞性設(shè)計(jì)要求,在其碰撞過程中,將車身零部件的結(jié)構(gòu)靈敏度分析方法,引申為其性能關(guān)重度分析,即車身關(guān)注件對(duì)耐撞性性能的影響程度;對(duì)于車身結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo),在滿足其耐撞性的基礎(chǔ)上,將上述關(guān)注件的材料屈服強(qiáng)度y?作為優(yōu)化限值,根據(jù)實(shí)際車身碰撞過程車身部件的應(yīng)力i?作為設(shè)計(jì)依據(jù),計(jì)算出其耐撞性富余量,即主要關(guān)注件的優(yōu)化“潛力”大小。其次,分析各個(gè)車身部件對(duì)整車被動(dòng)安全性能中不同碰撞工況下其設(shè)計(jì)目標(biāo)的影響程度或關(guān)聯(lián)程度,對(duì)整車車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行約減。在實(shí)際側(cè)面碰撞仿真分析中,基于上述車身結(jié)構(gòu)的約減原則,采用施加速度及位移邊界條件的簡(jiǎn)化方法,將整車CAE仿真計(jì)算模型做出了進(jìn)一步地簡(jiǎn)化。最后,將基于性能關(guān)重度及富余量分析的方法應(yīng)用到某型SUV側(cè)面安全性設(shè)計(jì)中,以車身質(zhì)量最小作為優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo),側(cè)面耐撞性作為約束條件,進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)�；贒PS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),采用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,安排仿真分析試驗(yàn)方案,運(yùn)用多項(xiàng)式回歸分析方法將試驗(yàn)樣本點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合,得到數(shù)學(xué)近似模型。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用最優(yōu)化算法——復(fù)合形法進(jìn)行迭代計(jì)算,將優(yōu)化結(jié)果重新賦予給原仿真計(jì)算模型,并與實(shí)車碰撞結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,研究表明:優(yōu)化設(shè)計(jì)方案確保了車身耐撞性不減的前提下,減輕了車身的質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了車身耐撞性和輕量化設(shè)計(jì)的雙重目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：應(yīng)變能 耐撞性 輕量化 優(yōu)化設(shè)計(jì) DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.82
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景和意義9-10
• 1.2 汽車車身設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法10-13
• 1.2.1 汽車車身設(shè)計(jì)開發(fā)流程10-11
• 1.2.2 汽車車身性能分析11-12
• 1.2.3 汽車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常用方法12-13
• 1.3 汽車輕量化和耐撞性設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 課題主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 基本理論19-30
• 2.1 可變形移動(dòng)壁障側(cè)面碰撞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析19-21
• 2.2 基于DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析方法21-26
• 2.2.1 多因素優(yōu)化設(shè)計(jì)21-24
• 2.2.2 回歸分析方法24-26
• 2.3 最優(yōu)化設(shè)計(jì)理論26-29
• 2.3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.3.2 最優(yōu)化問題求解方法27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 車身零部件性能關(guān)重度及富余量分析30-45
• 3.1 車身部件性能關(guān)重度分析30-39
• 3.1.1 車身受關(guān)注零部件的篩選31-34
• 3.1.2 車身部件的性能關(guān)重度計(jì)算34-39
• 3.2 車身部件性能富余量分析39-43
• 3.2.1 車身部件的性能富余量定義39-41
• 3.2.2 車身部件的性能富余量計(jì)算41-43
• 3.3 本章小結(jié)43-45
• 第4章 基于側(cè)面安全性的車身輕量化設(shè)計(jì)及優(yōu)化45-66
• 4.1 性能關(guān)重度分析45-50
• 4.1.1 關(guān)重件的選取46-48
• 4.1.2 有限元計(jì)算模型簡(jiǎn)化原則48-50
• 4.2 性能關(guān)重度計(jì)算50-53
• 4.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.2 數(shù)學(xué)建模-回歸分析52-53
• 4.3 性能富余量分析及計(jì)算53-56
• 4.4 輕量化設(shè)計(jì)原則56-58
• 4.5 最優(yōu)化設(shè)計(jì)58-65
• 4.5.1 選取設(shè)計(jì)變量參數(shù)58-60
• 4.5.2 構(gòu)建數(shù)學(xué)優(yōu)化模型60-61
• 4.5.3 優(yōu)化解算61
• 4.5.4 結(jié)果驗(yàn)證61-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第5章 總結(jié)與展望66-68
• 5.1 全文總結(jié)66-67
• 5.2 工作展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果73

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本文編號(hào)：818036