汽车保险杠行人保护与低速碰撞性能研究与改进

发布时间：2017-10-14 00:22

  本文关键词：汽车保险杠行人保护与低速碰撞性能研究与改进

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【摘要】：一方面,作为汽车上重要的安全装置,汽车保险杠既要在人车碰撞事故中保护行人的小腿部位,同时又要在低速碰撞中应尽可能保护车身零部件,降低损失程度。因此,必须在保险杠的设计中必须充分考虑这两方面的需要;另一方面,薄壁金属结构有着良好的变形屈服形式,可以对碰撞能量进行高效地吸收,适合应用于碰撞吸能元件。因此可以考虑在汽车保险杠上使用薄壁金属结构以提高其安全性能。本文按照汽车行人小腿保护法规和低速碰撞法规的相关要求,以数值分析手段,以一辆典型三厢车为原型构建行人小腿保护和低速碰撞有限元模型,来考察该车的行人小腿保护和低速碰撞性能。通过对结果的分析表明其低速碰撞保护性能良好但行人小腿保护性能还需提高。在考虑不对现有保险杠结构作大改变的前提下,文中提出以铝质薄壁金属管来替代保险杠原有的吸能泡沫结构。根据已有的研究资料及原保险杠吸能泡沫的空间尺寸初步设计出椭圆截面形状的薄壁金属管。通过对单个椭圆薄壁金属管的性能测试,了解它的变形特性以及长度和厚度两个参数对薄壁管碰撞性能的影响。接着将由多个椭圆薄壁金属管组成的吸能结构安装到保险杠中吸能泡沫位置,并通过多次仿真实验得到在一定范围内椭圆薄壁金属管的长度,厚度两个参数与保险杠小腿部碰撞冲击性能和低速碰撞性能的相关数据然后采用响应面法拟合出长度和厚度两个参数与保险杠的小腿冲击实验加速度值、小腿冲击实验中薄壁金属管的比吸能值、低速碰撞中横梁位移入侵值的近似函数关系式。进一步地,以比吸能值最大为目标函数,以小腿加速度值、横梁位移值、椭圆薄壁管的厚度和长度范围作为约束值建立模型,对薄壁管的参数进行优化。最后对优化的参数模型进行仿真验证并与原车的行人小腿保护性能和低速碰撞性能进行对比分析,表明结构改进后的保险杠系统的行人小腿保护和低速碰撞安全性能较原车型确实得到了改善。论文研究成果为以后的保险杠设计和性能改善提供了有益的经验。
【关键词】：汽车保险杠 行人保护 低速碰撞安全 椭圆薄壁管 参数优化
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.326
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 课题研究的背景和意义10-13
• 1.2 国内外相关研究状况13-15
• 1.2.1 保险杠行人保护研究现状13
• 1.2.2 保险杠低速碰撞研究现状13-15
• 1.3 薄壁吸能结构研究现状15-17
• 1.4 汽车碰撞的研究方法17-19
• 1.5 本文的研究内容19-21
• 第二章 碰撞优化的理论基础21-34
• 2.1 显式有限元基本理论21-27
• 2.1.1 物体的变形过程描述21-22
• 2.1.2 碰撞过程的控制方程与边界条件22-24
• 2.1.3 显式有限元的显式积分算法与时间步长的控制24-25
• 2.1.4 沙漏控制25-26
• 2.1.5 碰撞接触算法26-27
• 2.2 实验设计27-30
• 2.2.1 正交实验设计27-28
• 2.2.2 全面试验设计28
• 2.2.3 均匀实验设计28-30
• 2.3 代理模型拟合30-32
• 2.3.1 响应面法介绍30-32
• 2.3.2 误差分析32
• 2.4 优化方法与优化流程32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 保险杠系统性能研究34-49
• 3.1 保险杠行人小腿保护性能研究36-41
• 3.1.1 小腿损伤的特点与评价指标36-37
• 3.1.2 行人小腿保护有限元模型的建立37-39
• 3.1.3 小腿保护模型仿真结果分析39-41
• 3.2 低速碰撞性能研究41-47
• 3.2.1 低速碰撞特点与评价指标41-42
• 3.2.2 低速碰撞模型的搭建42-44
• 3.2.3 低速碰撞的仿真结果分析44-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第四章 保险杠吸能结构的设计与性能研究49-58
• 4.1 吸能结构的设计要求49
• 4.2 吸能结构的设计49-57
• 4.2.1 吸能结构材料的选择49-50
• 4.2.2 吸能结构的确定50-51
• 4.2.3 吸能结构截面尺寸的确定51-52
• 4.2.4 椭圆薄壁管的参数对性能的影响52-57
• 4.3 本章小结57-58
• 第五章 椭圆薄壁管在保险杠上的应用58-70
• 5.1 保险杠的结构形式与种类58-60
• 5.2 椭圆薄壁金属管吸能结构在保险杠上的应用60-61
• 5.2.1 保险杠内部薄壁结构的布置60-61
• 5.2.2 保险杠内部薄壁结构数目的确定61
• 5.3 带有椭圆薄壁管结构的保险杠的参数选择与优化61-69
• 5.3.1 仿真模型的建立61-63
• 5.3.2 仿真实验数据统计与误差分析63-66
• 5.3.3 保险杠椭圆薄壁结构参数优化66-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 总结70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录77

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3 孙成智,陈关龙,林忠钦;冲压成形工艺对薄壁构件碰撞性能影响的仿真研究[J];汽车工程;2004年02期

4 郝琪;吴胜军;;基于数值模拟的薄壁构件碰撞性能研究及焊接影响[J];湖北汽车工业学院学报;2006年01期

5 郝琪;金信p，

本文编号：1027941