某型电动汽车正面碰撞分析与结构优化设计

发布时间：2020-07-06 14:26

【摘要】：随着经济的快速发展,人们生活水平的不断提高,普通大众对汽车的需求是越来越旺盛。由于传统燃油汽车在使用过程中会造成众多污染,而当今社会,“节能减排、绿色低碳”的环保理念已经深入人心。因此,国家目前是大力提倡和发展新能源汽车,电动汽车便是其中的领头羊。然而,与传统燃油汽车相比,电动汽车在动力组成上存在较大差异,研究电动汽车的碰撞安全性问题更有其特殊性,基于此,为保障人民群众的生命财产安全,探索如何有效提高电动汽车在碰撞过程中的安全性能便理所当然地成为研究人员的研究焦点所在。本文的研究对象为某企业正在研发的一款纯电动汽车,通过理论分析、有限元建模以及数值仿真计算等方法,系统研究了该款电动汽车的正面碰撞安全性能,后期针对电动汽车车身的关键部件进行了轻量化优化设计。本文首先建立了某型号电动汽车的有限元模型并进行正面碰撞数值仿真计算,之后对仿真计算结果进行可信性分析,判定模型的精确度;然后对关乎正面碰撞性能好坏的关键数据和整车及关键部件变形情况进行了详细分析,以此来评估该款电动汽车的正面碰撞安全性能;最后,针对正面碰撞过程中的关键吸能部件,即前防撞横梁、前吸能盒以及前纵梁这三者组成的整体进行轻量化优化设计。在优化过程中,以前防撞横梁、前吸能盒以及前纵梁的厚度作为连续设计变量,以结构总质量M作为目标函数,由于B柱下端加速度值以及前围板侵入量是评价汽车碰撞安全性能的重要指标,因此选用B柱下端加速度峰值和前围板侵入量最大值作为约束条件;之后,运用径向基函数法代理模型以及遗传算法对其进行优化。为了节省优化仿真计算时间,对有限元模型进行了适当简化并验证了模型的有效性;仿真计算结果表明,与优化前相比,经过优化后的前防撞横梁、前吸能盒以及前纵梁这三者组成的整体,质量减轻了4.22%,B柱下端加速度峰值降低了1.80%,前围板侵入量最大值减少了4.76%,电动汽车的正面碰撞安全性能得到了一定程度地改善,同时结构轻量化取得了较好的效果。
【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】：U469.72
【图文】：

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图 1.1 事故发生类型比例图 1.2 不同类型事故造成损失比例左右[6]。因此，有限元仿真计算能极大地提高纯电动汽车开发的效率，对整个纯电动汽车产业的发展也有很大的促进作用。1.3 国内外电动汽车碰撞与安全研究现状汽车作为一个移动的载体，其在路上行驶的过程中，车内司乘人员的安全与汽车的整体安全性能息息相关。其中，汽车的整体安全性能又分为主动安全性能与被动安全性能。主动安全性能主要通过一些仪器设备来进行保障，如车轮防抱死系统（ABS）、车道偏离预警系统（LDWS）、车身电子稳定系统（ESP）等等；被动安全性能主要体现在车辆碰撞过程中，通过自身结构的W'溃变形来吸收碰撞能量以及结合安全带、安全气囊来最大限度地保障车内驾乘人员的人身安全，减少对他们的伤害程度。当前，汽车主动安全性能已经提到了一个很高的层次，如何有效地提高汽车的被动安全性能已经越来越受到人们的极大关注。1.3.1 国外电动汽车碰撞与安全研究现状

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通过节点相连接。在分析过程中，每一个单元都有与程中的力、位移、能量等物理量进行计算。这些单元组成了庞大的、针对整个部件的求解矩阵，最终得到元法适用于求解具有复杂的几何形状、材料属性和边题就是其中的典型代表。自从上世纪 80 年代第一次用分析以来，此后在汽车碰撞安全性研究过程中，有限及。碰撞仿真有限元理论，碰撞仿真中一些常见问题的处、接触算法、时间步长控制、沙漏控制等进行探讨。真有限元理论构形描述学表明，组成物体的基本单元是无数个微小的质点，物体的运动状态进行很好地表征。图 2.1 为物体微观

【参考文献】