【摘要】：汽車碰撞正在成為現(xiàn)代汽車技術(shù)研究的最重要課題之一。碰撞類型當(dāng)中,側(cè)面碰撞的發(fā)生率較高,同時乘員死亡率也高。而B柱作為側(cè)面碰撞中首當(dāng)其沖的部件,其強(qiáng)度與剛度直接決定了汽車的側(cè)面碰撞耐撞性能。以優(yōu)化側(cè)面碰撞中汽車B柱的耐撞性為目標(biāo),本文主要開展了以下幾部分內(nèi)容的研究工作:(1)基于HyperMesh與LS-DYNA有限元軟件,建立整車側(cè)面碰撞模型,從車身變形情況、傳力路徑優(yōu)化與能量分布情況三個方面對側(cè)圍結(jié)構(gòu)件進(jìn)行碰撞分析,得到側(cè)面碰撞中重點研究的對象為B柱。(2)對零部件試驗工況進(jìn)行設(shè)計,得到加載行程為150mm、加載速度為5mm/min(仿真時為2mm/ms)、支承圓柱與加載壓頭的直徑均為30mm、跨距為820mm、支撐方式為兩端簡支、加載位置為梁中間部位。根據(jù)截面慣性矩一定的原則,將B柱率先折彎位置處截面等效簡化成規(guī)則的矩形截面,其長×寬的尺寸為130mm×85mm。(3)設(shè)計一種準(zhǔn)靜態(tài)三點彎曲試驗裝置,同時確定了試驗所用到的兩個評價指標(biāo),分別是平均載荷與載荷峰值。針對材料、厚度和截面長寬比三個研究因素,進(jìn)行了抗彎性能影響規(guī)律的探究。對于材料因素,材料的屈服強(qiáng)度越高,薄壁梁的抗彎性能越好;對于厚度因素,厚度越大,薄壁梁的抗彎性能越好,但不能一直地增大,另外,內(nèi)板對抵抗彎曲所起的作用較小,抗彎性能主要由外板來體現(xiàn);對于截面長寬比,截面周長一定的情況下,長寬比越大,即薄壁梁形狀越扁平,其抗彎性能則會越差。(4)應(yīng)用所得到的抗彎性能規(guī)律指導(dǎo)B柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計,得到截面優(yōu)化后的B柱。接著在整車側(cè)面碰撞有限元模型中采用正交試驗設(shè)計技術(shù),基于Kriging近似模型,結(jié)合NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法,以B柱的質(zhì)量m最小以及腹部侵入量D最小為兩個目標(biāo)函數(shù),優(yōu)化B柱的外板材料與厚度、加強(qiáng)板材料與厚度以及內(nèi)板材料這五個參數(shù),獲得多目標(biāo)下B柱性能最優(yōu)的組合方案,并優(yōu)化仿真結(jié)果與初始仿真結(jié)果進(jìn)行對比,得到優(yōu)化方案下的B柱質(zhì)量減少了10.77%,腹部侵入量減少了28.51%,從而對優(yōu)化方案進(jìn)行了有效的驗證,結(jié)果顯示本優(yōu)化方法具有可靠性。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U467.14
【圖文】：

加上車門距離乘員的距離較短，故乘員面此，汽車側(cè)面碰撞成為汽車安全研究的重點內(nèi)容。來，國內(nèi)外針對提高事故中汽車的耐撞性，提出了。例如，2006 年 7 月，中國汽車技術(shù)研究中心首度提新車評價規(guī)程。C-NCAP 是將在市場上購買的新車安全性能測試，其比我國現(xiàn)有強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)更加面碰撞試驗要求對一種車型進(jìn)行可變形移動壁障臺臺車）速度為 50km/h 與車輛的側(cè)面碰撞，碰撞示意據(jù)得到的各試驗數(shù)據(jù)，計算各項試驗得分和總分，]。在 C-NCAP 規(guī)程中，側(cè)面碰撞試驗是強(qiáng)制性試驗比例較大，接近三分之一。而最新頒布的 2018 年 2015 年版的嚴(yán)格得多，修改了側(cè)面碰撞可變形壁障的評價標(biāo)準(zhǔn)也有了大幅度提高，使得車型的五星級這種背景，包括國內(nèi)外各大汽車企業(yè)、研究院與高面碰撞安全性能的研究[3]。

碰撞分析部位的距離直接影響了乘員的損傷情會很小，例如，側(cè)面碰撞。如果側(cè)圍對乘員造成嚴(yán)重的損傷，甚至死亡。件成為直接承受碰撞載荷的第一道屏撞性，吸收掉巨大的碰撞能量，以改善其附近的車身結(jié)構(gòu)件進(jìn)行耐撞性研究幾乎沒有緩沖空間，故 B 柱是抵抗車性能是汽車側(cè)面碰撞耐撞性能最主要的大地影響到乘員的生存空間。B 柱總成身外覆蓋件（即外板）、加強(qiáng)板、加

建立了某車型整車側(cè)面碰撞有限元模型，在 HyperMesh 軟件中截得的模型示意圖如圖2-2 所示，其碰撞速度為 50km/h，碰撞過程持續(xù)的時間大概為 90ms。要采用某有限元模型進(jìn)行仿真分析，首先要做的事情是驗證模型的精度，驗證其是否滿足使用要求。根據(jù)同項目組的徐芳所寫的學(xué)位論文[47]中的節(jié) 2.1.2所示仿真結(jié)果，從能量變化曲線結(jié)果驗證了有限元模型的有效性，而本文使用的是同一個模型，故模型滿足使用要求。圖 2-2 某車型整車側(cè)面碰撞有限元模型為了方便觀察梁構(gòu)件的變形情況，故隱去了車門、車窗、引擎蓋與頂蓋等，整車側(cè)面碰撞時不同時刻的車身變形仿真結(jié)果如圖 2-3 所示。由圖可以看出，主要變形區(qū)是汽車的側(cè)圍部分，隨著時刻的增大，側(cè)圍位置的 B 柱、門檻梁、車門防撞桿、上邊梁等均產(chǎn)生了較為明顯的塑性鉸，出現(xiàn)彎曲變形，并有部分結(jié)構(gòu)件整體向乘員艙侵入，這時，駕駛員的生命受到了極大程度的威脅。而根據(jù)變形嚴(yán)重程度，明顯地 B 柱首當(dāng)其沖

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8 孫s

本文編號：2773831