电动汽车碳纤维复合材料保险杠防撞梁轻量化设计
发布时间：2021-12-24 07:56
在全球汽车持有量不断增加以及能源紧缺、环境污染的背景下,电动汽车是未来交通唯一的长远解诀方案,但电动汽车一直不能实现大容量与轻质量的电池技术,因此汽车轻量化技术对电动车的发展仍具有重大的意义,另外复合材料的轻量化效果潜力巨大,目前应用也越来越广泛,未来汽车结构材料有望迈进复合材料时代。汽车保险杠防撞梁作为车身的最前端结构,对于低速正面碰撞工况,其碰撞性能显得尤为重要。论文主要针对碳纤维复合材料的防撞梁进行铺层设计,首先确定其横截面形状与铺层顺序的最优组合,其次对防撞梁结构铺层厚度进行多目标优化,在其碰撞性能提高的基础上,减重效果达到将近65%,并且优化后的防撞梁结构与吸能盒、前纵梁结构连接后,在高速碰撞过程中变形模式合理。具体论文研究内容主要包含以下几个方面:1)依据汽车前后端保护装置标准和C-NCAP的规定分别建立汽车前端结构低速和高速碰撞仿真有限元模型,对钢制防撞梁进行50km/h的高速碰撞,并进行实车试验,验证模型的准确性;对钢制防撞梁进行4km/h的低速碰撞,得出模型吸能量、吸能盒截面碰撞力和防撞梁侵入量等碰撞指标仿真曲线,为后续的碳纤维复合材料防撞梁结构设计提供参考基准。2)...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１?２０１５－２０１７年月度新能源汽车销量与同比变化情况??
包括材料性能的开发，突破复杂零件成型技术和异种材料连接技术等。未来汽??车轻量化的发展方向变为合适材料用于合适部位，实现多材料混合轻量化结构的应用。如??图１．３，轻量化技术主要是通过结构优化、轻量化材料和先进工艺三种途径实现［５＇??２??
Ｃａｒ?Ｍ姐｛ｋｇｌ?汽车重里（ｋｇ?＞?ｆ?１６ｌ?ｉＴｓｌ??图１．２油耗与整车质量的关系??电动汽车的电池容量与电池体积和质量成正相关的关系，因此存在以下矛盾：电池太??重，里程肯定提不上去；电池太轻，电池的容量就无法做大，从而续航里程仍不能有效提??高。既然电池重量还不能有效减重，那么可以通过轻量化技术，减轻电动车结构零部件的??重量，达到降低能耗，提高续航里程的目的。由此可见轻量化技术对电动车发展意义重大。??本论文结合国家重点研发计划“新能源汽车专项”“全新架构电动汽车结构－材料－性能??一体化多目标优化设计”项目，对碳纤维复合材料的防撞梁进行结构铺层设计并优化。最??终，优化后的防撞梁相对于钢结构的防撞梁，在保证碰撞性能良好的基础上，实现显著的??减重效果，对于复合材料零部件的结构设计有一定的理论指导和经验借鉴的意义。??１．２汽车轻量化国内外研宄进展??在２０１６年中国汽车工程学会年会上
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动车电池的发展现状和前景[J]. 赵鸿滨. 电源技术. 2015(03)
[2]对新能源汽车市场推广的调查及展望[J]. 张庄琪. 当代经济. 2015(01)
[3]北美汽车轻量化材料技术发展动态[J]. 刘国芳,王智文. 汽车工艺与材料. 2014(09)
[4]碳纤维复合材料螺旋桨铺层角度研究[J]. 张建国,岳金,宋春生,张锦光. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(02)
[5]保险杠安全性能仿真分析与试验研究[J]. 徐中明,徐小飞,张志飞,万鑫铭,赵清江. 汽车工程. 2014(03)
[6]碳纤维及其复合材料在汽车行业的应用及展望[J]. 张方超,杨建忠,乔卉,王勇. 合成纤维. 2013(06)
[7]浅谈汽车轻量化技术[J]. 韩冬. 企业导报. 2013(07)
[8]基于网格变形技术的白车身多目标形状优化[J]. 方剑光,高云凯,王婧人,王园. 机械工程学报. 2012(24)
[9]铝合金汽车前碰撞横梁的轻量化设计与碰撞性能分析[J]. 王冠,周佳,刘志文,李落星,刘波,李晓青,刘扬胜. 中国有色金属学报. 2012(01)
[10]Q235钢真实应力-应变曲线研究[J]. 田芳,刘财喜,刘芳,罗武,邓瑞基,陈胜铭,罗迎社. 中南林业科技大学学报. 2011(04)
博士论文
[1]白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D]. 王传青.吉林大学 2016
[2]商用车车架拓扑优化轻量化设计方法研究[D]. 郭立群.吉林大学 2011
硕士论文
[1]纤维增强型复合材料保险杠轻量化设计与优化[D]. 李贝.湖南大学 2016
[2]汽车前防撞梁耐撞性分析及其轻量化研究[D]. 苏尚彬.山东理工大学 2015
[3]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
[4]基于LS-DYNA的电动汽车正面碰撞仿真研究[D]. 侯永康.合肥工业大学 2012
[5]碳纤维复合材料发动机罩优化设计研究[D]. 韩鹏.吉林大学 2011
[6]轿车前纵梁耐撞性仿真和结构优化的研究[D]. 叶映台.湖南大学 2010
本文编号：3550108
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１?２０１５－２０１７年月度新能源汽车销量与同比变化情况??
包括材料性能的开发，突破复杂零件成型技术和异种材料连接技术等。未来汽??车轻量化的发展方向变为合适材料用于合适部位，实现多材料混合轻量化结构的应用。如??图１．３，轻量化技术主要是通过结构优化、轻量化材料和先进工艺三种途径实现［５＇??２??
Ｃａｒ?Ｍ姐｛ｋｇｌ?汽车重里（ｋｇ?＞?ｆ?１６ｌ?ｉＴｓｌ??图１．２油耗与整车质量的关系??电动汽车的电池容量与电池体积和质量成正相关的关系，因此存在以下矛盾：电池太??重，里程肯定提不上去；电池太轻，电池的容量就无法做大，从而续航里程仍不能有效提??高。既然电池重量还不能有效减重，那么可以通过轻量化技术，减轻电动车结构零部件的??重量，达到降低能耗，提高续航里程的目的。由此可见轻量化技术对电动车发展意义重大。??本论文结合国家重点研发计划“新能源汽车专项”“全新架构电动汽车结构－材料－性能??一体化多目标优化设计”项目，对碳纤维复合材料的防撞梁进行结构铺层设计并优化。最??终，优化后的防撞梁相对于钢结构的防撞梁，在保证碰撞性能良好的基础上，实现显著的??减重效果，对于复合材料零部件的结构设计有一定的理论指导和经验借鉴的意义。??１．２汽车轻量化国内外研宄进展??在２０１６年中国汽车工程学会年会上
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯电动车电池的发展现状和前景[J]. 赵鸿滨. 电源技术. 2015(03)
[2]对新能源汽车市场推广的调查及展望[J]. 张庄琪. 当代经济. 2015(01)
[3]北美汽车轻量化材料技术发展动态[J]. 刘国芳,王智文. 汽车工艺与材料. 2014(09)
[4]碳纤维复合材料螺旋桨铺层角度研究[J]. 张建国,岳金,宋春生,张锦光. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(02)
[5]保险杠安全性能仿真分析与试验研究[J]. 徐中明,徐小飞,张志飞,万鑫铭,赵清江. 汽车工程. 2014(03)
[6]碳纤维及其复合材料在汽车行业的应用及展望[J]. 张方超,杨建忠,乔卉,王勇. 合成纤维. 2013(06)
[7]浅谈汽车轻量化技术[J]. 韩冬. 企业导报. 2013(07)
[8]基于网格变形技术的白车身多目标形状优化[J]. 方剑光,高云凯,王婧人,王园. 机械工程学报. 2012(24)
[9]铝合金汽车前碰撞横梁的轻量化设计与碰撞性能分析[J]. 王冠,周佳,刘志文,李落星,刘波,李晓青,刘扬胜. 中国有色金属学报. 2012(01)
[10]Q235钢真实应力-应变曲线研究[J]. 田芳,刘财喜,刘芳,罗武,邓瑞基,陈胜铭,罗迎社. 中南林业科技大学学报. 2011(04)
博士论文
[1]白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D]. 王传青.吉林大学 2016
[2]商用车车架拓扑优化轻量化设计方法研究[D]. 郭立群.吉林大学 2011
硕士论文
[1]纤维增强型复合材料保险杠轻量化设计与优化[D]. 李贝.湖南大学 2016
[2]汽车前防撞梁耐撞性分析及其轻量化研究[D]. 苏尚彬.山东理工大学 2015
[3]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
[4]基于LS-DYNA的电动汽车正面碰撞仿真研究[D]. 侯永康.合肥工业大学 2012
[5]碳纤维复合材料发动机罩优化设计研究[D]. 韩鹏.吉林大学 2011
[6]轿车前纵梁耐撞性仿真和结构优化的研究[D]. 叶映台.湖南大学 2010
本文编号：3550108
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