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,塑料保險杠面罩是最容易出現(xiàn)損傷的部位。為此,需要保險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,希望保險杠面罩質(zhì)量盡量小。同時,減少保險杠面罩質(zhì)量可以節(jié)省材料,對于生產(chǎn)企業(yè)降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品競爭力具有重要意義。在刮蹭等低速碰撞事故中,后保險杠所占的比例較高,而且相比于前保險杠,后保險杠的結(jié)構(gòu)較簡單,更易于實現(xiàn)尺寸優(yōu)化。因此,本論文將以某乘用車后保險杠面罩為研究對象,以保證其抗撞性能作為約束條件,對其各部分厚度進(jìn)行尺寸優(yōu)化。由于在保險杠低速碰撞過程中涉及動態(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,本文運用等效靜態(tài)載荷法,將動態(tài)非線性優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成靜態(tài)線性優(yōu)化問題。本文首先針對等效靜態(tài)載荷法展開研究,歸納出該方法的分析計算流程。為了驗證計算流程的準(zhǔn)確性,以彎曲薄板為例,運用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

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：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，計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)點的六個方向上，工作繁瑣。為了減少計算時間，提高計算效率，可針對不同優(yōu)化問題提取有效時間步計算等效靜態(tài)載荷，沒必要對每個時間步計算等效靜態(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，對保險杠面罩進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，只需保證保險杠在碰撞過程中位移最大時刻即侵入量最大時滿足約束條件即可，沒必要考慮其他時刻保險杠變形情況。因此，只需計算動態(tài)碰撞過程中，位移最大所在時間步的等效靜態(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，只需計算動態(tài)非線性分析過程中位移響應(yīng)最大時刻maxt對應(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自動劃分的，網(wǎng)格質(zhì)量參差不齊，需要運用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中分別對應(yīng)關(guān)鍵字*MAT_與*SECTION_。根據(jù)實際結(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對話框中選擇合適的選項，薄板剛性圓柱體

【參考文獻(xiàn)】：
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