汽车前端吸能结构刚度匹配性设计及其对整车耐撞性影响

发布时间：2020-07-05 12:51

【摘要】：千呼万唤的2018版中国新车评价规程(C-NCAP)于2017年4月终于正式颁布,正如大部分人所预料,新版规程从评分和星级划分体系方面做了很大的调整,所涉及的领域从之前单一的被动安全扩展到行人保护和主动安全领域,评价规则变得更加苛刻和完善。这标志着我国汽车行业整体制造水平迈上了一个新台阶,但同时也意味汽车行业将面临着更高的技术门槛,对汽车安全提出了更高的要求。另一方面,随着国家基础设施建设加快推进,高速公路已达到13万多公里,在为人们出行带来方便的同时,发生在高速公路上的事故数占总事故数比重历年来快速上升,使得我国交通事故呈现“高速化”趋势,往往带来更加严重的后果。基于上述背景,为提升车辆正面碰撞安全性能,本文针对目前市场上主流的紧凑型SUV车型,对其车身前端主要吸能结构之间的刚度匹配性进行研究,提出一种关于纵梁拼焊板的刚度匹配优化设计方法,构建了一套以吸能目标为基础的前端结构刚度匹配设计及优化体系,并借助仿真与试验相结合的手段验证了设计结果对整车碰撞安全性能提升具有显著效果。本文所做的工作及获得的成果具体如下:(1)搭建仿真台车模型,用薄壁直梁代替抹除形面特征的纵梁,通过正交实验设计安排拼焊板各种材料、厚度进行均匀且全面的组合,以吸能量、峰值力按不同权重组合,加入约束条件构成评价模型综合评估最优刚度组合。仿真结果表明,薄壁梁的变形模式、吸能量、峰值力等关键指标的好坏与评价模型得分的高低具有较好的一致性,验证了该设计方法的可行性。(2)以C-NCAP中100%重叠刚性壁障正面碰撞为设计工况,按照实际需求与吸能能力合理设置前端各结构的吸能目标值,在此基础上利用理论计算求得各结构初步概念数据,并根据仿真结果寻找各指标中的不足之处。充分考虑变形模式、吸能量、峰值力三者之间的相互关联性,以及权衡在各种可能出现的情形中三者所占的比重后构建一套完整的优化流程,可根据不足之处选择对应的方法进行结构间刚度梯度的优化,最后通过仿真与试验相结合验证了该体系的有效性。(3)考虑到简化模型结构单一,受力简单,无法模拟正式碰撞中前端结构复杂的受力情况,本文最后借助完整的整车有限元模型,搭载上述研究成果进行整车碰撞仿真,结果表明,前端结构仍然具有较好的刚度匹配性,其变形模式和吸能特性满足预期要求,整车的耐撞性能更加优异。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U467.14
【图文】：

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【参考文献】