某轿车碰撞安全性能分析与优化研究

发布时间：2020-04-25 05:26

【摘要】：车辆碰撞安全性能关系到每一位驾乘人员的生命安危,面对日益严峻的道路交通环境,当车辆发生交通事故并且碰撞不可避免时,良好的耐撞性是保障乘员生命安全的最后一道防线,因此车辆的碰撞安全性能研究始终是车辆研发过程中的重要内容。本文在总结国内外车辆碰撞安全技术的基础上,以某国产轿车的车身为研究对象,采用多目标优化和结构优化的方法,进行了车身碰撞安全优化研究。本文主要的研究内容如下:(1)车身有限元建模与碰撞仿真分析。基于有限元碰撞仿真理论,运用Hypermesh软件对某轿车车身CAD模型进行几何清理,网格划分,材料属性设置和控制参数设置等前处理工作,建立了车身有限元模型。使用LS-DYNA求解器进行了50km/h速度下的车身正面100%刚性墙碰撞仿真,验证了有限元模型的有效性,针对车身变形情况,关键零件变形型式,车辆前端碰撞力,B柱速度及加速度,前围板侵入量以及车身模态频率进行了分析,以此作为车身碰撞安全优化研究的基础。(2)基于6σ可靠性准则的车身碰撞安全多目标优化。选取车身前部9个关键零件厚度作为车身碰撞安全优化的设计变量;考虑车辆轻量化和舒适性的要求,以车身质量与车身一阶扭转模态频率为约束条件;选择刚性墙反力均方根植,吸能比,前围板侵入量,B柱加速度峰值为优化目标;为了减小设计变量扰动对优化结果的影响,采用6σ可靠性设计准则,建立车身碰撞安全多目标可靠性优化模型。运用最优拉丁超立方实验设计方法,结合径向基(RBF)神经网络构建近似模型,通过改进非支配排序遗传算法(NSGA-II)对车身进行了碰撞安全多目标优化。经优化后,车身碰撞安全性能得到了提高,同时优化方案的质量水平也满足可靠性要求。(3)面向碰撞安全的前纵梁结构优化。通过建立前纵梁简化有限元模型,对变形量小、刚度要求大的前纵梁后端进行了拓扑优化;针对碰撞过程中,横向变形位移大、溃缩不完全的前纵梁中段,采用预变形的方法,开设了诱导槽。经过有限元仿真验证,前纵梁结构优化之后,对比原有关键零件厚度优化方案,车身碰撞安全性能得到了进一步的提升。最终形成的优化方案与车身初始状态的有限元碰撞仿真结果相比,整车质量没有变化,车身一阶扭转模态频率提高了0.56%,刚性墙碰撞反力均方根植下降了10.8%,吸能比提高了3.7%,前围板侵入量减少了5.8%,B柱加速度下降了18.2%,优化方案显著地提高了车辆碰撞安全性能。
【图文】：

碰撞安全性,事故形态,车辆,研发过程

第一章绪论第一章绪论究背景及意义节能、环保是当今汽车研究的三大主题。随着中国经济快快速增长态势，截至 2017 年底，全国机动车保有量达 3.1来的是频发的道路交通事故，2017 年，，全国涉及人员伤起，造成 63093 人死亡、226430 人受伤，直接财产损失 1乘员生命的严重威胁，使得汽车安全问题受到社会的广泛撞是最常见的道路交通事故，车辆碰撞事故也是导致乘致死人数占到交通事故死亡人数的 60%左右[3]。图 1-1 为交通事故死亡人数比例图。由图中数据可以看出，正面碰

吸能装置,吸能,轻量化材料,部分保险

图 1-4 不同材料能量吸收率合材料在车辆上的应用研究中，George 等[44]比较了短切碳石墨/环氧树脂正交层板，玻璃增强纤维的碰撞吸能比，结料吸能效果更好。JovanObradovic 等[45]将方程式赛车的前材料，对各段材料厚度进行优化，最终碰撞仿真加速度峰值江等[46]使用复合轻量化材料 SMC 替换部分保险杠，优化其撞性能分析，在满足耐撞性要求的情况下，保险杠质量下降车辆钢结构碰撞吸能装置的仿真数据，对比分析加速度和维材料的碰撞吸能装置。材料成形过程和处理工艺会对材料力学性能造成影响，先应用，降低了汽车生产的成本，带来了轻量化的效果，同时撞安全性能提供了更多的支持。焊是采用激光将不同材质、不同厚度、不同涂层的板料拼合冲压成型的技术。为满足零部件对材料性能的不同要求，根
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U467.14

【参考文献】