基于管件液压成形技术的汽车结构轻量化研究

发布时间：2017-07-01 01:00

  本文关键词：基于管件液压成形技术的汽车结构轻量化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着汽车节能减排的要求提出,针对汽车轻量化设计的方法也越来越多。实现轻量化的两条重要路径分别为应用新型轻质材料和采用先进制造技术。其中,采用管件液压成形技术制造的零件具有质量轻、刚度和强度高、耐撞性能好、节省材料、加工工序少、生产成本低等诸多优点,目前在全球汽车制造领域得到广泛的应用。虽然管件液压成形技术相比传统制造技术优势明显,但在国内该技术的研究还处于起步阶段,针对管件液压成形件的设计和制造缺乏足够的研发经验,目前采用管件液压成形件的产品较少。因此,基于管件液压成形技术的产品设计研究迫在眉睫,意义重大。汽车吸能盒是整车重要的缓冲吸能结构,保护车体不受损坏和乘员安全的重要被动安全结构。本文以某SUV车型的前吸能盒作为研究对象,设计管件液压成形吸能盒替代原始冲压吸能盒。本文主要工作内容如下:1.基于RCAR正面低速碰撞工况,采用数值模拟软件建立整车碰撞模型,对碰撞结果进行分析,评定吸能盒性能指标。2.建立基于RCAR正面碰撞工况等效处理的原始吸能盒落锤冲击试验有限元模型。与整车碰撞的吸能盒变形和载荷曲线对比分析,得出采用落锤冲击简化模型替代整车模型具有较好的精度和提高计算效率。3.基于原始吸能盒结构设计管件液压吸能盒,采用基于RCAR工况等效的落锤冲击模型建立吸能盒尺寸形状参数化设计模型,应用序列二次规划方法(SQP)求解最优值,最终获得了即减轻了质量又提高了碰撞性能的改型吸能盒。4.对改型设计的吸能盒进行成形可行性分析,确定其合格的加载区间。分析加载路径对成形质量的影响,得出加载路径影响成形件的壁厚分布和最小壁厚。选取加载路径上的关键控制参数作为设计变量,采用哈默斯雷采样进行实验设计,使用克里格方法建立近似模型,最后利用自适应响应面法对加载路径控制参数进行优化。降低了吸能盒最小壁厚减薄率,提高了成形质量。
【关键词】：管件液压成形 吸能盒 序列二次规划 哈默斯雷采样 克里格 自适应响应面法
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466;TG306
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 管件液压成形的技术特点10-14
• 1.3 管件液压成形技术的研究状况14-16
• 1.3.1 管件液压成形技术国外的发展历程和研究状况14-15
• 1.3.2 管件液压成形技术国内的发展历程和研究状况15-16
• 1.4 管件液压成形技术的发展趋势16-17
• 1.5 本文主要研究内容17-19
• 第2章 管件液压成形技术基本理论19-32
• 2.1 管件液压工艺过程19-20
• 2.2 管件液压成形技术在汽车零部件上的应用20-22
• 2.3 管件液压成形缺陷22-23
• 2.4 管件液压成形应力应变分析23-26
• 2.4.1 填充阶段23-24
• 2.4.2 成形阶段24-26
• 2.4.3 整形阶段26
• 2.5 管件液压成形区间和加载路径26-28
• 2.6 极限膨胀率28-29
• 2.7 壁厚分布规律29-30
• 2.8 管件液压成形用管材30-31
• 2.9 管件液压成形的摩擦与润滑31
• 2.10 本章小结31-32
• 第3章 基于管件液压成形工艺的汽车吸能盒轻量化设计与优化32-48
• 3.1 RCAR低速碰撞32-33
• 3.1.1 RCAR正面碰撞试验简介32-33
• 3.1.2 RCAR评价原则33
• 3.2 吸能盒的性能评价33-41
• 3.2.1 冲压吸能盒的整车RCAR低速碰撞34-37
• 3.2.2 吸能盒吸能特性评价指标37-38
• 3.2.3 落锤冲击试验38-41
• 3.3 管件液压吸能盒的设计与优化41-44
• 3.3.1 管件液压成形吸能盒的设计41
• 3.3.2 管件液压成形吸能盒的形状尺寸变量41-42
• 3.3.3 优化方法42-44
• 3.4 管件液压吸能盒结构性能校核44-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 管件液压吸能盒成形分析48-66
• 4.1 管件液压成形主要工艺参数48-51
• 4.1.1 初始屈服压力48-49
• 4.1.2 开裂压力49
• 4.1.3 整形压力49-50
• 4.1.4 轴向补料力50-51
• 4.1.5 合模力51
• 4.1.6 补料量51
• 4.2 吸能盒的管件液压成形数值分析51-55
• 4.2.1 加载路径52-53
• 4.2.2 成形结果分析53-55
• 4.3 加载路径优化设计55-64
• 4.3.1 哈默斯雷采样56-57
• 4.3.2 试验设计方案57-58
• 4.3.3 近似模型58-61
• 4.3.4 克里格近似模型分析61
• 4.3.5 自适应响应面法（ARSM）61-63
• 4.3.6 吸能盒管件液压成形最小壁厚优化计算63-64
• 4.4 优化结果64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 总结与展望66-68
• 5.1 全文总结66-67
• 5.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 攻读学位期间的研究成果72

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