FRP汽车防撞梁的材料/结构协同优化

发布时间：2021-01-16 01:02

　　被动安全作为汽车安全性能提高的一种重要影响因素,一直是国内外研究的热点,对汽车工业的可持续发展有着至关重要的作用。汽车防撞梁作为汽车车身碰撞中首先受到撞击的部分,其的轻量化与耐撞性研究的重要性不言而喻。轻量化材料是实现汽车轻量化的重要途径之一,其中纤维增强复合材料作为新型材料,因其比强度高、比模量大、密度低等优异性能,在航空航天、车辆工程等领域得到广泛应用。本文以汽车防撞梁作为研究对象,以复合材料基本力学基础、碰撞仿真分析理论基础和复合材料优化设计方法为理论,运用Matlab软件与Ansys软件结合,实现二次开发,基于国内GB17354-1998低速碰撞标准,将碳纤维树脂基材料（T300/YPH209）应用于防撞梁的结构设计中,并作出如下研究:（1）根据现有的遗传算法理论,提出一种改进的自适应遗传算法调节公式,同时考虑到父代种群中适应度均值与个体适应度的关系,迭代次数与最大交叉、最大变异概率之间的关系,结合二维Rasrtigrin测试函数对改进后的自适应遗传算法进行性能测试。（2）以某车型复合材料汽车防撞梁为原型,提出一种考虑结构与材料两个层面的影响,实现防撞梁结构/材料双尺度协同优化... 

【文章来源】：江苏理工学院江苏省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文选题背景与意义
    1.2 汽车轻量化的概况及发展
        1.2.1 汽车车身结构轻量化分析及发展
        1.2.2 汽车轻量化制造工艺
        1.2.3 汽车轻量化材料
    1.3 复合材料在汽车防撞梁上的应用及研究现状
    1.4 汽车前防撞梁低速碰撞耐撞性研究现状及法规
        1.4.1 汽车前防撞梁低速碰撞耐撞性研究现状
        1.4.2 汽车前防撞梁低速碰撞法规
    1.5 本文的主要研究内容
第二章 复合材料力学理论及碰撞仿真分析基础
    2.1 概述
    2.2 复合材料力学理论基础
        2.2.0 复合材料简介
        2.2.1 各向异性弹性力学基础
        2.2.2 经典层合板理论
    2.3 非线性有限元基本理论
        2.3.1 非线性有限元理论
        2.3.2 守恒方程
        2.3.3 中心差分法
    2.4 本章小结
第三章 基于自适应遗传算法的CFRP层合板铺层设计
    3.1 遗传算法简介
        3.1.1 遗传算法的基本定义
        3.1.2 遗传算法编码方式
        3.1.3 遗传算法的特点
        3.1.4 遗传算法的基本步骤
    3.2 自适应遗传算法
        3.2.1 自适应遗传算法的提出
        3.2.2 自适应遗传算法的基本步骤
        3.2.3 改进的自适应遗传算法及函数测试
            3.2.3.1 改进的自适应遗传算法
            3.2.3.2 函数测试
    3.3 CFRP力学性能试验
        3.3.1 复合材料试验标准
        3.3.2 CFRP力学性能测试
    3.4 CFRP层合板铺层优化设计
        3.4.1 优化设计模型
        3.4.2 适应度函数
        3.4.3 优化设计程序
        3.4.4 优化结果
    3.5 本章小结
第四章 基于协同优化思想的汽车防撞梁优化设计
    4.1 概述
    4.2 防撞梁有限元模型的建立
        4.2.1 样条曲线的定义
        4.2.2 结构参数化建模
    4.3 CFRP防撞梁协同优化设计
    4.4 本章小结
第五章 基于多工况的防撞梁低速碰撞分析
    5.1 概述
    5.2 防撞梁低速碰撞分析方法
    5.3 防撞梁有限元模型的建立
        5.3.1 单元大小及类型选择
        5.3.2 沙漏控制
        5.3.3 接触方式定义
        5.3.4 材料模型选取
    5.4 低速碰撞优化模型的建立
    5.5 低速碰撞仿真结果与分析
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间研究成果
致谢



本文编号：2979844