基于单帽型薄壁梁压溃变形理论的前纵梁耐撞性设计

发布时间：2020-11-08 17:30

　　 快速发展的汽车行业在改善人类生活的同时也带来了诸如交通事故、环境污染、能源危机等严重的社会问题。汽车碰撞安全由于直接关系到乘员及行人的生命安全而得到全社会的广泛关注。前纵梁是整车碰撞工况中最重要的吸能部件和传力结构,特别是在正面高速碰撞工况下,前纵梁的吸能能力和变形模式决定了整车碰撞加速度响应的好坏以及乘员舱侵入量的大小。随着整车碰撞安全性法规的日趋严格,解决前纵梁的耐撞性设计问题成为新的研究热点。单帽型薄壁梁作为汽车车身的重要吸能结构,由于其具有强度高、吸能效果好、质量轻等特点而在汽车碰撞安全方面得到广泛应用。在汽车的碰撞事故中,车身薄壁梁结构受力复杂,表现出较为复杂的压溃变形形式。其中,弯曲压溃和轴向压溃是薄壁梁压溃变形中的两种典型变形形式。因此,分析单帽型薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃的变形机理,建立相应吸能理论预测模型,探究其合理变形次序和稳定变形条件则成为前纵梁耐撞性设计的理论基础。本文的研究工作主要体现在:(1)以Kecman薄壁梁弯曲压溃理论和Wierzbicki超折叠单元理论为基础,建立一种改进的单帽型薄壁梁准静态弯曲压溃和轴向压溃理论模型,并推导相应的吸能公式。通过将单帽型薄壁梁结构分解为基本帽型单元和平板单元,使得改进的理论模型能够适用于求解同材同厚、同材异厚、异材同厚、异材异厚的单帽型薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃吸能的理论预测。并通过试验和仿真相结合的手段验证了理论预测模型的准确性和通用性。(2)分析薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃的屈服准则,建立单帽型薄壁梁简化模型,并以其为研究对象,利用有限元仿真和理论分析相结合的手段探究单帽型薄壁梁在弯压联合工况作用下发生弯曲压溃和轴向压溃的条件。(3)建立典型变截面单帽型薄壁梁有限元模型,利用有限元仿真手段探究不同变截面倾角和过度面圆角半径对变截面单帽型薄壁梁抗弯能力的影响规律以及薄壁梁翻边宽度、截面宽度、截面高度等截面参数对薄壁梁变形稳定性的影响规律,最终得出薄壁梁发生合理变形次序以及稳定压溃变形时各结构参数合理设计范围。(4)基于第四章研究成果建立单帽型前纵梁初始简化模型,分析其初始碰撞性能;建前纵梁代理模型,建立多目标优化数学模型,并对其进行初始耐撞性优化设计,得到前纵梁初始优化模型。基于初始优化模型进行结构特征设计,最终得到前纵梁二次优化模型。将前纵梁三种结构状态的耐撞性能进行对比,验证本章耐撞性设计方法的有效性。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.326
【部分图文】：

单帽型薄壁梁三点弯曲试验

15图 2.8 单帽型薄壁梁轴向压溃试验向压溃有限元模型建立件建立单帽型薄壁梁的弯曲压溃和轴9(b)所示。单帽型薄壁梁采用 MAT24壁梁弯曲压溃有限元模型中的压头和

单帽型薄壁梁有限元模型
【参考文献】

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本文编号：2875102