基于目标波形与ESLMG的汽车正面抗撞性优化设计方法研究

发布时间：2017-12-02 02:21

  本文关键词：基于目标波形与ESLMG的汽车正面抗撞性优化设计方法研究

  更多相关文章： 正面抗撞性 G_1-G_2目标波形 动态非线性优化 等效静载荷 车身结构平台化

【摘要】：在各类交通事故中,汽车正面碰撞发生的概率位居榜首,因此不论是在全新车型的开发项目中,还是在基于已有车型的继承式开发中,汽车正面抗撞性设计及其优化提升方法的研究意义都是非常重大的。正面碰撞的减速度-时间曲线与乘员损伤有着密不可分的关系,而汽车前端结构在正面碰撞中的变形在很大程度上决定了碰撞波形的优劣,因此通过优化改进前端结构可以改善碰撞波形,从而降低乘员损伤,提高车辆抗撞性。G_1-G_2目标波形的设定方法相较于传统有限元“试错法”具有明显的目的性强,效率高的特点,即首先确定一条理想的满足乘员损伤要求的目标波形,避免盲目而反复地进行结构修改与验证工作。针对动态非线性结构优化问题,与传统的全局优化算法以及基于梯度的数值优化算法相比,一种基于梯度的等效静载荷法(Equivalent Static Loads Method Based on Gradie nt,ESLMG)结合了结构静态线性优化方法和最速下降法,基于节点位移等效,在保证算法收敛性的前提下,提高了收敛速度,在解决设计变量较多,结构非线性较明显的大变形结构的优化问题上具有非常大的优势。本文以某款家用轿车为研究基础,针对其继承式开发中的正面抗撞性能的提升,提出了一种基于目标波形与ESLMG的正面碰撞关键结构优化设计流程:收集对标车型数据,根据G_1-G_2设计规则,确定满足乘员损伤的最优目标加速度等效双阶梯形波;建立载荷数据库,得到一类车型的碰撞载荷路径百分比分布图;提取基础车型正面碰撞关键部件,以目标波形为指导对其进行必要的截面尺寸优化,并运用ESLMG对其进行厚度优化;将优化后的关键部件放入整车模型中,验证其加速度曲线是否达到目标值。结果表明,优化后的结构特性基本达到目标要求,整车碰撞性能得以改善。该方法对于车身结构平台化建设具有一定的工程指导意义。此外,本文对于正面40%偏置碰撞工况下减速度-时间曲线的简化方法,也进行了探索性的补充研究与分析,并且取得了一定的进展,可以为后续相关的研究提供一定的理论参考。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.14

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