电动汽车车身前端结构概念设计与性能匹配

发布时间：2020-04-14 17:39

【摘要】：目前我国电动汽车产销量已经位列全球第一,成为电动汽车大国,但是国内整车企业仍然沿用传统汽车设计理念进行电动汽车结构开发,相对于国外企业,我国在很多方面还处于落后的位置,所以需要不断在新技术领域里继续前行。在汽车所有复杂机械结构中,由保险杠防撞梁和前纵梁组成的车身前端结构是保证汽车正面碰撞耐撞性的关键部件。本文从电动汽车车身前端结构的概念设计着手,研究保险杠防撞梁和前纵梁不同截面形状对汽车耐撞性的影响,确定出耐撞性最好的截面形状,组合成为电动汽车车身前端结构,最后对所建立的前端结构进行多目标优化。首先,建立白车身滑车台架正碰模型,进行仿真与试验对比,验证了所建白车身前端结构有限元模型的有效性。保险杠防撞梁和前纵梁使用的是铝合金6061材料,采用椭圆形、四边形和八边形截面的保险杠防撞梁设计空间,通过拓扑优化和尺寸优化,得到合适的保险杠防撞梁截面形状,建立汽车低速碰撞有限元模型进行计算,通过对比保险杠防撞梁能量吸收情况、摆锤冲击速度变化和保险杠防撞梁压溃量变化,得到最佳截面形状为八边形截面保险杠防撞梁。然后,采用正八边形、四边形和圆形截面的前纵梁设计空间,通过拓扑优化得到相应的空腔截面形状,以四边形截面前纵梁为例对比无肋板和“十字”肋板空腔结构的碰撞性能,发现无肋板空腔结构更适合作为前纵梁,然后结合得到的八边形截面保险杠防撞梁组成三种前端结构,进行前端结构高速正面碰撞仿真分析和性能评价,对比分析结果,得到最佳组合方案为正八边形截面前纵梁和八边形截面保险杠防撞梁组成的前端结构。最后,针对得到的前端结构方案,进行多目标优化,优化后的前端结构吸能比提升2.72%,加速度峰值降低7.91%,刚性墙反力均方根值减小11.20%,前端结构质量减少8.15%,整体正面碰撞性能得到了有效提高。
【图文】：

新能源,电动车,江淮汽车,品牌建立

年份／逡逑图１．１近几年我国新能源汽车产销量逡逑近几年来，我国新能源汽车产销量持续增加，势头很猛，如图１．１所示。一逡逑方面，就目前我国汽车行业市场来说，世界各大车企纷纷与自主品牌建立合作关逡逑系，推出相应的新能源电动汽车。比如２０１７年６月，，在国务院总理李克强提议逡逑下，安徽江淮汽车集团股份有限公司与德国大众汽车集团成立合资企业，双方致逡逑力于新能源汽车的研发、生产和销售，目前已经研发出首款纯电动ＳＵＶ——“思逡逑皓”。另外江淮大众还会在移动出行、汽车互联、大数据等新领域进行探索。此逡逑夕卜，自主品牌也发力新能源电动车领域，比如广汽推出旗下首款纯电动车传祺逡逑ＧＥ３，上汽推出荣威ＥＲＸ５新能源电动车，比亚迪的电动大巴被美国日本等汽车逡逑强国采购，等等。另一方面，我国经济发展稳步推进，产业的转型与升级迫在眉逡逑睫

功效性,台车碰撞,变密度法,乘员约束系统

损失（万元）逡逑■邋２００９邋■邋２０１０邋■邋２０１１邋■邋２０１２邋ａ邋２０１３邋■邋２０１４邋＿邋２０１５逡逑图１．３邋２００９－２０１５年间我国汽车交通事故直接财产损失逡逑牵头，各大车企不断改进，车身碰撞安全性需要利用实车碰撞试验来验证，乘员逡逑约束系统的功效性需要利用台车碰撞试验来验证，为了缩短产品开发周期，也要逡逑通过一些现代化计算机仿真模拟技术，计算车身结构和乘员约束系统对整车碰撞逡逑安全性的影响。欧美很多国家都对汽车碰撞安全问题有非常深入的研究。比如逡逑Ｈｅｏｎ邋Ｙｏｕｎｇ邋Ｋｉｍ，Ｋｅｎｔａｒｏ邋Ｓａｔｏ等针对正碰和侧碰进行了仿真分析和试验，深入逡逑研究了汽车被动安全性问题Ｐａｔｅｌ，Ｋａｎｇ１％等引用ＨＣＡ模型，运用变密度法逡逑和非线性ＳＩＭＰ算法，通过有限元软件ＬＳ－ＤＹＮＡ在动态加载工况下，进行拓扑逡逑优化仿真计算，找到了相应的拓扑优化算法。Ｓ．Ｙ．邋Ｃｈｅ＃针对不稳定的显式有限逡逑６逡逑
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】