汽车保险杠横梁耐撞性能及其弯曲变形机理研究

发布时间：2020-04-07 07:39

【摘要】：近年来,随着经济的快速增长,世界汽车保有量也在逐年增加,交通事故的发生起数也逐年上升,汽车碰撞安全已经引起社会越来越多的关注。保险杠作为汽车正面碰撞时的主要承载和吸能构件之一,在汽车发生低速碰撞时,不仅需要保护汽车的其它易损件免受损伤降低维修成本,而且还要降低乘员与行人在碰撞事故中的伤害,因此它必须具有较强综合耐撞性能。本文围绕汽车保险杠系统,设计了不同截面的保险杠横梁并对其耐撞性能展开研究,并且对保险杠横梁的弯曲变形机理也进行了研究分析,本文的研究工作主要为以下两方面:(1)本文提出了六种不同截面保险杠横梁设计,使用有限元软件LS-DYNA建立保险杠-摆锤碰撞系统模型,选取了碰撞加速度、碰撞时间、保险杠吸能量和保险杠横梁最大变形量四个评价指标,通过对中碰撞和角度碰撞两种工况下的碰撞仿真,研究了六种不同截面保险杠横梁在碰撞过程中的四个评价指标,并运用复杂比例评估方法(COPRAS评估方法)分析了六种不同截面保险杠横梁的综合耐撞性能。结果表明:根据COPRAS评估方法,得到综合耐撞性能最优的截面构型设计,该截面构型可用于汽车保险杠设计。COPRAS评价方法在应用于保险杠系统的综合耐撞性能方面,合理、高效、准确并对工程实际具有指导意义。(2)本文根据保险杠横梁的碰撞弯曲分析,通过实验、仿真、理论的方法对应用于保险杠横梁的矩形截面薄壁结构的弯曲变形机理进行了研究。首先开展了矩形截面薄壁结构的三点弯曲实验,观察了矩形截面薄壁方管的弯曲变形模式。同时构建了矩形截面薄壁结构的有限元模型,将实验结果和有限元数值仿真结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。然后,通过对有限元模型分析结果及实验结果的观察与分析,提出了矩形截面薄壁结构在三点弯曲载荷下弯曲变形力学模型,并进行理论公式推导。结果表明:理论弯曲失效曲线和有限元仿真结果在弯曲角度达到35度后吻合很好,同时理论推导的比能量吸收趋势与仿真分析结果吻合,验证了弯曲力学模型理论推导的准确性。最后,通过研究分析不同截面宽深比和不同截面类型矩形截面薄壁结构的弯矩与角度关系和能量吸收,得出了不同截面设计可以影响矩形截面薄壁结构弯曲性能的结论,推导的弯曲变形理论可用于矩形截面薄壁结构的设计指导。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.326

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本文编号：2617637