夹芯管车门防撞梁可靠性优化设计
发布时间：2020-10-24 19:50
汽车的侧面柱碰撞是一种常见的交通事故形式。在侧面柱碰撞中,由于柱状物的刚度较高、受撞击的面积较小,且受碰撞区域结构较为薄弱、吸能缓冲空间较小,导致乘员的伤亡率较高。然而在目前国内外关于碰撞事故的研究中,对侧面柱碰撞的研究较少。因此,提升侧面柱碰撞工况下车身结构的耐撞性能,不仅具有重要的现实意义,也具有一定难度。针对以上问题,本文以车门总成中重要防护件车门防撞梁为研究对象,以一种新颖的聚合物泡沫填充夹芯管结构改进车门防撞梁设计,并用系统方法优化夹芯管车门防撞梁的结构参数。本文的主要研究内容如下:建立并验证了聚合物泡沫填充夹芯管结构在动态三点弯曲工况下的有限元模型。基于仿真结果分析,发现夹芯管的外管厚度、内管外径以及内管厚度为影响夹芯管弯曲性能的重要结构参数。根据欧洲新车评价体系(European New Car Assessment Program,Euro-NCAP)侧面柱碰撞试验工况标准(2009年版),建立了整车有限元模型,并运用实车试验结果证明了有限元模型的有效性。从车门内板对应假人骨盆位置的侵入量、车门所受平均碰撞力以及质量3个方面,对比了单层圆管原结构与初选的夹芯管结构两种设计方案的耐撞性能,初步证明了夹芯管车门防撞梁的可行性及优越性。为了进一步提升夹芯管车门防撞梁设计在侧面柱碰撞下的耐撞性能,本文对夹芯管结构参数进行了优化设计。在优化过程中,利用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法优化克里金(Kriging,KRG)模型的超参数,保证超参数在任何初始条件下都能获得最优值,从而提模型的预测精度。并证明,相比与原始KRG模型,经PSO算法优化的KRG模型能提供更准确的预测响应值。优化结果表明,相比于单管原设计,夹芯管可靠性优化设计使得车门防撞梁的质量减少了13.944%,在侧面柱碰撞下的碰撞安全性能和可靠性也都得到了提高,在工程实际应用中具有重要的参考价值。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.834
【部分图文】：
图 1.1 钢制单管结构与夹芯管结构的力-位移曲线.1 The force-displacement curves of the single steel tube and the hybrid str，虽然目前国内外已经开展了大量针对泡沫填充结构的研究，探讨了泡沫填充结构在工程问题中的应用价值，很少有文献考整车结构之中的泡沫填充结构进行优化设计。因此，本文将在泡沫填充夹芯管结构，并在标准碰撞工况下对夹芯管结构参数侧面柱碰撞测试工况，世界上承认并使用的汽车侧面柱碰撞法规及评价标准主要有法规(Federal Motor Vehicle Safety Standards, FMVSS) 201 和 F撞，美国新车评价规程 (US-New CarAssessment Program, US-N欧洲新车评价规程 (European New Car Assessment Program, E撞。其中 FMVSS 201 与 FMVSS 214 刚性柱碰撞为美国国家公
图 2.5 可靠性优化示意图Fig 2.5 The schematic of the reliability optimization本章小结本章主要介绍了优化方法的理论基础，为后续的优化研究作出铺垫。首绍了传统 KRG 近似模型的基本概念及建立原理，并利用 PSO 算法对 KR行了改进，将这种改进后的 KRG 模型称为 PSO-KRG 模型。此外，本章常用的试验设计方法进行了简介。最后，本章叙述了可靠性优化设计的。
图 3.2 夹芯管动态三点弯曲实验示意图Fig 3.2 The schematic of the dynamic three-point bending experiment管有限元模型建立管外管、内管以及泡沫填充结构均划分为 8 节点实体单元，属ION_SOLID，单元积分方式 ELFORM 均使用 1 号常应力实体单数硬化塑性(*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY)材料本构模型与外管的铝合金材料。填充材料 Terocore 使用 63 号可RUSHABLE_FOAM)材料本构模型模拟。63 号材料模型能通过述复杂的泡沫材料特征。除常用的材料参数如密度、弹性模量号材料模型还需要输入泡沫材料的应力应变曲线。根据文献[63力-应变曲线如图 3.3 所示。在 LS-DYNA 中，夹心管所使用的置如表 3.1 所示。有限元模型中的压头与支座均视为刚体，使拟。
【参考文献】
本文编号：2854907
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.834
【部分图文】：
图 1.1 钢制单管结构与夹芯管结构的力-位移曲线.1 The force-displacement curves of the single steel tube and the hybrid str，虽然目前国内外已经开展了大量针对泡沫填充结构的研究，探讨了泡沫填充结构在工程问题中的应用价值，很少有文献考整车结构之中的泡沫填充结构进行优化设计。因此，本文将在泡沫填充夹芯管结构，并在标准碰撞工况下对夹芯管结构参数侧面柱碰撞测试工况，世界上承认并使用的汽车侧面柱碰撞法规及评价标准主要有法规(Federal Motor Vehicle Safety Standards, FMVSS) 201 和 F撞，美国新车评价规程 (US-New CarAssessment Program, US-N欧洲新车评价规程 (European New Car Assessment Program, E撞。其中 FMVSS 201 与 FMVSS 214 刚性柱碰撞为美国国家公
图 2.5 可靠性优化示意图Fig 2.5 The schematic of the reliability optimization本章小结本章主要介绍了优化方法的理论基础，为后续的优化研究作出铺垫。首绍了传统 KRG 近似模型的基本概念及建立原理，并利用 PSO 算法对 KR行了改进，将这种改进后的 KRG 模型称为 PSO-KRG 模型。此外，本章常用的试验设计方法进行了简介。最后，本章叙述了可靠性优化设计的。
图 3.2 夹芯管动态三点弯曲实验示意图Fig 3.2 The schematic of the dynamic three-point bending experiment管有限元模型建立管外管、内管以及泡沫填充结构均划分为 8 节点实体单元，属ION_SOLID，单元积分方式 ELFORM 均使用 1 号常应力实体单数硬化塑性(*MAT_POWER_LAW_PLASTICITY)材料本构模型与外管的铝合金材料。填充材料 Terocore 使用 63 号可RUSHABLE_FOAM)材料本构模型模拟。63 号材料模型能通过述复杂的泡沫材料特征。除常用的材料参数如密度、弹性模量号材料模型还需要输入泡沫材料的应力应变曲线。根据文献[63力-应变曲线如图 3.3 所示。在 LS-DYNA 中，夹心管所使用的置如表 3.1 所示。有限元模型中的压头与支座均视为刚体，使拟。
【参考文献】
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本文编号：2854907
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