基于碰撞安全性的多材料前舱结构的轻量化研究
发布时间：2021-08-24 06:47
随着汽车保有量大幅增加,能耗、环保和行车安全对汽车工业可持续发展的压力日益增大。研究表明,汽车轻量化是目前实现节能减排和改善汽车的动力性、操纵稳定性和安全性的重要措施。此外,多材料车身代表了今后车身结构发展的方向,它能够在保证车身性能的基础上降低整车质量。汽车前舱结构是一个复杂的能量吸收系统,在汽车正面碰撞的总能量中,前舱部件吸能量约占80%。因此提高整车的正碰安全性和轻量化效果,专门针对前舱结构的多材料轻量化优化设计显得尤为重要。本文选取某皮卡车为研究对象,对其正面碰撞性能进行考核后,通过将高强钢、铝合金和碳纤维增强复合材料作为新型材料来对前舱吸能系统进行多材料匹配,结合多目标优化的方法,改善了整车正碰安全性的同时取得了显著的轻量化效果。本文的主要研究工作如下:1、在有限元软件Hypermesh中建立整车正面碰撞有限元模型,并在Ls-dyna平台中进行仿真计算与分析。按照法规GB11551—2003中的要求,对整车变形情况、B柱加速度、前围板入侵量等安全指标进行了分析,初步评估了整车正面碰撞的安全性能。2、面对材料选择的决策难题,基于可持续发展的绿色设计的要求,紧扣本文的安全性和轻量...
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
965-2017年全球轻量化主要研发国家美国,14%
1 绪论用较广的铝合金轮毂（见图 1.7），但它们的比刚度和比强度较低，所以需要在材料设计上继续研发来扩展其在汽车领域的应用范围。陶瓷材料只要克服脆性障碍，也同样适用于轻量化设计，而且它还有较高的热机械稳定性。此外目前越来越多的复合材料得到了各大企业的青睐，比如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维作为增强基的聚合物复合材料，既能使其刚度达到金属级别，又有绝对低的密度，被认为是目前最理想的轻量化材料。如图 1.8，宝马 i3 车体采用了碳纤维增强复合型材料，通过碰撞测试发现，这种复合性材料的变形率很低，再结合车身配备的多项安全防护系统，能大幅度保障车内人员的安全[27-29]。
1 绪论用较广的铝合金轮毂（见图 1.7），但它们的比刚度和比强度较低，所以需要在材料设计上继续研发来扩展其在汽车领域的应用范围。陶瓷材料只要克服脆性障碍，也同样适用于轻量化设计，而且它还有较高的热机械稳定性。此外目前越来越多的复合材料得到了各大企业的青睐，比如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维作为增强基的聚合物复合材料，既能使其刚度达到金属级别，又有绝对低的密度，被认为是目前最理想的轻量化材料。如图 1.8，宝马 i3 车体采用了碳纤维增强复合型材料，通过碰撞测试发现，这种复合性材料的变形率很低，再结合车身配备的多项安全防护系统，能大幅度保障车内人员的安全[27-29]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年中国汽车市场发展特征及2018年展望[J]. 刘春辉,冯杰. 汽车工业研究. 2018(04)
[2]基于PSI方法的多材料车身部件选材研究[J]. 崔岸,张晗,于多年,张士展,杨宇佳. 汽车工程. 2018(02)
[3]中国汽车产业强国发展战略研究[J]. 董扬,许艳华,庞天舒,邹朋. 中国工程科学. 2018(01)
[4]中国汽车产业低碳化评价指标体系研究[J]. 赵福全,刘斐齐,刘宗巍,郝瀚. 中国工程科学. 2018(01)
[5]全球汽车轻量化专利技术研发态势[J]. 郑玉荣,靳军宝,白光祖,吴新年,王晓民,陈沁闻. 科技促进发展. 2017(10)
[6]基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计[J]. 王登峰,毛爱华,牛妍妍,魏建华,师雪超. 中国公路学报. 2017(02)
[7]汽车轻量化技术发展趋势[J]. 武万斌,年雪山. 汽车工程师. 2017(01)
[8]节能与新能源汽车技术路线图[J]. 雷洪钧. 时代汽车. 2017(01)
[9]面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术[J]. 宋燕利,杨龙,郭巍,华林. 材料导报. 2016(17)
[10]多属性决策法及其应用[J]. 吉慧,徐舸,沈光辉,柳州,王毅. 科技和产业. 2015(10)
博士论文
[1]基于多学科优化设计方法的白车身轻量化研究[D]. 卢放.吉林大学 2014
[2]组合近似模型方法研究及其在轿车车身轻量化设计的应用[D]. 潘锋.上海交通大学 2011
[3]多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究[D]. 崔新涛.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于被动安全性的轿车白车身结构轻量化设计[D]. 冶志亮.吉林大学 2017
[2]某型轿车正面碰撞结构耐撞性优化设计研究[D]. 李晓勇.合肥工业大学 2017
[3]基于多材料匹配的车身关键吸能结构轻量化设计研究[D]. 许东阳.湖南大学 2016
[4]基于组合代理模型的汽车碰撞安全性多目标优化研究[D]. 高轶男.重庆大学 2016
[5]基于模糊多属性决策和递阶质量屋的汽车轻量化材料选择方法[D]. 全铨.重庆大学 2015
[6]基于模糊折衷决策的车身轻量化材料选择方法研究[D]. 王希阁.吉林大学 2013
[7]白车身前端结构安全件的轻量化优化设计[D]. 张明新.吉林大学 2013
[8]多目标优化方法在车身结构轻量化设计中的应用研究[D]. 谢然.华南理工大学 2010
[9]皮卡正面碰撞时车身主要吸能部件抗撞性的研究分析[D]. 沈志伟.吉林大学 2007
本文编号：3359493
【文章来源】：重庆理工大学重庆市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
965-2017年全球轻量化主要研发国家美国,14%
1 绪论用较广的铝合金轮毂（见图 1.7），但它们的比刚度和比强度较低，所以需要在材料设计上继续研发来扩展其在汽车领域的应用范围。陶瓷材料只要克服脆性障碍，也同样适用于轻量化设计，而且它还有较高的热机械稳定性。此外目前越来越多的复合材料得到了各大企业的青睐，比如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维作为增强基的聚合物复合材料，既能使其刚度达到金属级别，又有绝对低的密度，被认为是目前最理想的轻量化材料。如图 1.8，宝马 i3 车体采用了碳纤维增强复合型材料，通过碰撞测试发现，这种复合性材料的变形率很低，再结合车身配备的多项安全防护系统，能大幅度保障车内人员的安全[27-29]。
1 绪论用较广的铝合金轮毂（见图 1.7），但它们的比刚度和比强度较低，所以需要在材料设计上继续研发来扩展其在汽车领域的应用范围。陶瓷材料只要克服脆性障碍，也同样适用于轻量化设计，而且它还有较高的热机械稳定性。此外目前越来越多的复合材料得到了各大企业的青睐，比如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维作为增强基的聚合物复合材料，既能使其刚度达到金属级别，又有绝对低的密度，被认为是目前最理想的轻量化材料。如图 1.8，宝马 i3 车体采用了碳纤维增强复合型材料，通过碰撞测试发现，这种复合性材料的变形率很低，再结合车身配备的多项安全防护系统，能大幅度保障车内人员的安全[27-29]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2017年中国汽车市场发展特征及2018年展望[J]. 刘春辉,冯杰. 汽车工业研究. 2018(04)
[2]基于PSI方法的多材料车身部件选材研究[J]. 崔岸,张晗,于多年,张士展,杨宇佳. 汽车工程. 2018(02)
[3]中国汽车产业强国发展战略研究[J]. 董扬,许艳华,庞天舒,邹朋. 中国工程科学. 2018(01)
[4]中国汽车产业低碳化评价指标体系研究[J]. 赵福全,刘斐齐,刘宗巍,郝瀚. 中国工程科学. 2018(01)
[5]全球汽车轻量化专利技术研发态势[J]. 郑玉荣,靳军宝,白光祖,吴新年,王晓民,陈沁闻. 科技促进发展. 2017(10)
[6]基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计[J]. 王登峰,毛爱华,牛妍妍,魏建华,师雪超. 中国公路学报. 2017(02)
[7]汽车轻量化技术发展趋势[J]. 武万斌,年雪山. 汽车工程师. 2017(01)
[8]节能与新能源汽车技术路线图[J]. 雷洪钧. 时代汽车. 2017(01)
[9]面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关键技术[J]. 宋燕利,杨龙,郭巍,华林. 材料导报. 2016(17)
[10]多属性决策法及其应用[J]. 吉慧,徐舸,沈光辉,柳州,王毅. 科技和产业. 2015(10)
博士论文
[1]基于多学科优化设计方法的白车身轻量化研究[D]. 卢放.吉林大学 2014
[2]组合近似模型方法研究及其在轿车车身轻量化设计的应用[D]. 潘锋.上海交通大学 2011
[3]多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究[D]. 崔新涛.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于被动安全性的轿车白车身结构轻量化设计[D]. 冶志亮.吉林大学 2017
[2]某型轿车正面碰撞结构耐撞性优化设计研究[D]. 李晓勇.合肥工业大学 2017
[3]基于多材料匹配的车身关键吸能结构轻量化设计研究[D]. 许东阳.湖南大学 2016
[4]基于组合代理模型的汽车碰撞安全性多目标优化研究[D]. 高轶男.重庆大学 2016
[5]基于模糊多属性决策和递阶质量屋的汽车轻量化材料选择方法[D]. 全铨.重庆大学 2015
[6]基于模糊折衷决策的车身轻量化材料选择方法研究[D]. 王希阁.吉林大学 2013
[7]白车身前端结构安全件的轻量化优化设计[D]. 张明新.吉林大学 2013
[8]多目标优化方法在车身结构轻量化设计中的应用研究[D]. 谢然.华南理工大学 2010
[9]皮卡正面碰撞时车身主要吸能部件抗撞性的研究分析[D]. 沈志伟.吉林大学 2007
本文编号：3359493
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