汽车防撞梁耐撞性研究及结构仿生设计
发布时间：2021-04-13 21:22
在当今社会越来越注重轻量化的情况下,仅仅通过增加结构厚度来提高汽车的耐撞性已经变得不可行。如何满足轻量化的汽车设计要求并确保汽车安全是汽车设计师关注的焦点。因此,有必要对汽车耐撞性结构进行结构创新设计及参数优化。另外,结构仿生是以研究生物体结构和特性,并将其作为创新设计基础的设计方法,如果将结构仿生应用到汽车耐撞性结构设计中无疑会为产品快速优化创新设计拓展出可行性窗口。本文主要对以下内容进行研究:（1）对现阶段常用防撞梁进行耐撞性对比分析,针对不同结构对耐撞性能影响因素进行研究,利用三维建模软件SolidWorks建立防撞梁薄壁结构模型,导入ANSYS Workbench环境中建立有限元模型,通过LS-DYNA进行冲击模拟计算分析,利用LS-PREPOST得到防撞梁薄壁结构耐撞性能结果参数。（2）利用相似性理论,对汽车薄壁结构与龟壳进行相似性分析,论证将龟壳作为薄壁结构仿生生物原型的合理性。在此基础上,基于逆向工程技术,获取龟壳点云数据,进行三维实体建模,对龟壳进行有限元建模及柱状碰撞分析,得到龟壳的曲面形状及内部结构特点与力学性能的关系。（3）基于龟壳的曲面特点,提出仿生设计准则,并...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车整体结构图
图 1-1 汽车整体结构图[2]在美国，汽车发生碰撞事故概率的概率如图 1-2 所示。汽车保险杠和尾部碰撞（包碰撞）的概率高达 62％。在日本，汽车碰撞位置的死亡概率分布如图 1-3 所示，可知，正面碰撞（包括斜碰撞）事故发生后造成的死亡人数占总死亡人数的 72％从图中可以看出，保险杠位置发生碰撞事故后死亡的概率较其他位置高出很多，，国内外学者对不同保险杠耐撞性能的影响研究越来越多，同时对保险杠的轻要求也越来越高，轻量化材料对碰撞性能和能量吸收性能的影响越来越大。汽险杠对于提高车辆在碰撞过程中的安全性，降低损坏及后期修理费用，降低汽体质量的设计方面具有非常重要的意义[2]。
图 1-3 不同撞击部位的死亡概率分布险杠作为正面碰撞事故中汽车与人接触的第一位安全装置，要求其起到以的作用[4-6]：1）在低速碰撞（通常小于 10km/h）过程中保护汽车内部零部件。当汽车发撞时，保护汽车内部的翼子板、散热器、发动机罩、排气装置等；2）在发生碰撞时保护行人。当汽车与行人碰撞时，最大程度地保护行人并人造成的伤害，起到保护行人的作用；3）符合空气动力学要求。作为车身一部分的保险杠需要满足空气动力学要求4）起到装饰作用。作为消费品需要进行外观设计，以满足大众审美要求。 碰撞法规为汽车保险杠需保护车内零部件及行人、乘员安全，世界各国对保险杠设过程都有着严格的规定，要求其耐撞性能要满足相关要求[7,8]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于龟壳结构的深孔钻床床身筋板仿生优化设计[J]. 张莹,薄瑞峰,郭晓南,沈兴全. 机械设计与研究. 2018(04)
[2]激光粉床融合增材制造技术概论[J]. 朱冬. 四川有色金属. 2017(04)
[3]汽车设计的多学科设计优化方法探究[J]. 赵阳,金星. 科技创新与应用. 2017(03)
[4]3D打印技术、应用及发展趋势[J]. 陈梦仪. 工业技术创新. 2016(03)
[5]增材制造（3D打印）应用领域发展现状及趋势[J]. 陈勃生. 建设机械技术与管理. 2015(12)
[6]多学科混合协同设计优化方法[J]. 蔡占军,翁海珊,俞必强. 北京科技大学学报. 2009(06)
[7]基于全局优化算法的多学科优化计算构架[J]. 龚春林,谷良贤,袁建平. 西北工业大学学报. 2009(01)
[8]吸能式保险杠的研究现状及发展趋势[J]. 乔维高,张金虎. 汽车科技. 2009(01)
[9]植物结构仿生学在工业设计中的应用研究[J]. 武文婷,何丛芊,赵衡宇,孙以栋. 浙江工业大学学报. 2008(03)
[10]机器人仿生学研究综述[J]. 张秀丽,郑浩峻,陈恳,段广洪. 机器人. 2002(02)
博士论文
[1]重载汽车动力学性能与多目标优化研究[D]. 张景梅.北京交通大学 2018
[2]轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D]. 张宗华.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]电动汽车碳纤维复合材料保险杠防撞梁轻量化设计[D]. 田凯.吉林大学 2018
[2]工业RE/结构仿生/3D打印的集成研究[D]. 窦旭凯.燕山大学 2018
[3]基于等效静态加载法的碰撞优化研究及软件开发[D]. 蒋伟波.吉林大学 2017
[4]轮胎移动式破碎筛分站主桥架的结构优化设计[D]. 袁征.燕山大学 2017
[5]桥式起重机箱形主梁的结构仿生优化设计[D]. 潘变.中北大学 2013
[6]巴西龟壳结构与性能[D]. 谷翠云.吉林大学 2009
本文编号：3136026
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车整体结构图
图 1-1 汽车整体结构图[2]在美国，汽车发生碰撞事故概率的概率如图 1-2 所示。汽车保险杠和尾部碰撞（包碰撞）的概率高达 62％。在日本，汽车碰撞位置的死亡概率分布如图 1-3 所示，可知，正面碰撞（包括斜碰撞）事故发生后造成的死亡人数占总死亡人数的 72％从图中可以看出，保险杠位置发生碰撞事故后死亡的概率较其他位置高出很多，，国内外学者对不同保险杠耐撞性能的影响研究越来越多，同时对保险杠的轻要求也越来越高，轻量化材料对碰撞性能和能量吸收性能的影响越来越大。汽险杠对于提高车辆在碰撞过程中的安全性，降低损坏及后期修理费用，降低汽体质量的设计方面具有非常重要的意义[2]。
图 1-3 不同撞击部位的死亡概率分布险杠作为正面碰撞事故中汽车与人接触的第一位安全装置，要求其起到以的作用[4-6]：1）在低速碰撞（通常小于 10km/h）过程中保护汽车内部零部件。当汽车发撞时，保护汽车内部的翼子板、散热器、发动机罩、排气装置等；2）在发生碰撞时保护行人。当汽车与行人碰撞时，最大程度地保护行人并人造成的伤害，起到保护行人的作用；3）符合空气动力学要求。作为车身一部分的保险杠需要满足空气动力学要求4）起到装饰作用。作为消费品需要进行外观设计，以满足大众审美要求。 碰撞法规为汽车保险杠需保护车内零部件及行人、乘员安全，世界各国对保险杠设过程都有着严格的规定，要求其耐撞性能要满足相关要求[7,8]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于龟壳结构的深孔钻床床身筋板仿生优化设计[J]. 张莹,薄瑞峰,郭晓南,沈兴全. 机械设计与研究. 2018(04)
[2]激光粉床融合增材制造技术概论[J]. 朱冬. 四川有色金属. 2017(04)
[3]汽车设计的多学科设计优化方法探究[J]. 赵阳,金星. 科技创新与应用. 2017(03)
[4]3D打印技术、应用及发展趋势[J]. 陈梦仪. 工业技术创新. 2016(03)
[5]增材制造（3D打印）应用领域发展现状及趋势[J]. 陈勃生. 建设机械技术与管理. 2015(12)
[6]多学科混合协同设计优化方法[J]. 蔡占军,翁海珊,俞必强. 北京科技大学学报. 2009(06)
[7]基于全局优化算法的多学科优化计算构架[J]. 龚春林,谷良贤,袁建平. 西北工业大学学报. 2009(01)
[8]吸能式保险杠的研究现状及发展趋势[J]. 乔维高,张金虎. 汽车科技. 2009(01)
[9]植物结构仿生学在工业设计中的应用研究[J]. 武文婷,何丛芊,赵衡宇,孙以栋. 浙江工业大学学报. 2008(03)
[10]机器人仿生学研究综述[J]. 张秀丽,郑浩峻,陈恳,段广洪. 机器人. 2002(02)
博士论文
[1]重载汽车动力学性能与多目标优化研究[D]. 张景梅.北京交通大学 2018
[2]轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D]. 张宗华.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]电动汽车碳纤维复合材料保险杠防撞梁轻量化设计[D]. 田凯.吉林大学 2018
[2]工业RE/结构仿生/3D打印的集成研究[D]. 窦旭凯.燕山大学 2018
[3]基于等效静态加载法的碰撞优化研究及软件开发[D]. 蒋伟波.吉林大学 2017
[4]轮胎移动式破碎筛分站主桥架的结构优化设计[D]. 袁征.燕山大学 2017
[5]桥式起重机箱形主梁的结构仿生优化设计[D]. 潘变.中北大学 2013
[6]巴西龟壳结构与性能[D]. 谷翠云.吉林大学 2009
本文编号：3136026
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