负泊松比结构车身零件耐撞性优化设计
发布时间：2022-02-21 21:59
车身零件的耐撞性是汽车被动安全领域研究的重要内容。车辆发生正面碰撞时吸能盒是一个关键的吸能零件,而车辆发生侧面碰撞时B柱与乘员的生存息息相关。针对传统吸能盒和B柱在碰撞过程中存在变形不稳定、吸能效果较差等缺点,本文结合负泊松比结构质量轻、吸能效果好以及抗冲击能力强等优点,提出一种基于负泊松比结构的吸能盒和B柱,以改善车辆的正碰和侧碰时耐撞性能。本文的主要研究内容如下:首先,提出一种基于负泊松比结构的新型吸能盒和B柱。采用一种内凹六边形的微观负泊松比单胞结构,通过负泊松比单胞结构的空间旋转、阵列等堆叠变化,设计吸能盒和B柱的宏观负泊松比内芯结构,并将其填充于两种薄壳类零件的内部形成一体化结构。基于RCAR法规和ECE R95法规,分别对所设计两种零件的可靠性进行正面碰撞和侧面碰撞验证。其次,分析二维及三维负泊松比吸能盒发生正面碰撞时的耐撞性能,结果表明三维负泊松比吸能盒具有较优异耐撞性能。采用最优拉丁超立方试验设计方法在设计变量的变化范围内选取样本点,基于响应面模型方法建立负泊松比吸能盒各耐撞性评价指标的近似模型,并采用多目标粒子群算法对微观负泊松比单胞结构参数进行优化设计。最后,分析不...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究意义和背景
1.2 车身零件耐撞性概述
1.3 车身零件耐撞性研究现状
1.3.1 吸能盒耐撞性研究现状
1.3.2 B柱耐撞性研究现状
1.4 负泊松比结构研究现状
1.5 本文主要研究内容
第二章 基于负泊松比结构的车身零件建模
2.1 负泊松比单胞结构模型
2.2 负泊松比吸能盒建模
2.2.1 负泊松比吸能盒模型
2.2.2 正面碰撞模型
2.3 负泊松比B柱建模
2.3.1 负泊松比B柱模型
2.3.2 侧面碰撞模型
2.4 碰撞模型验证
2.4.1 正面碰模型验证
2.4.2 侧面碰模型验证
2.5 本章小结
第三章 负泊松比吸能盒正面碰撞性能分析及多目标优化
3.1 正面碰撞性能分析
3.1.1 不同负泊松比吸能盒的性能分析
3.1.2 不同填充内芯吸能盒的性能分析
3.1.3 负泊松比单胞参数对吸能盒性能的影响
3.2 试验设计
3.2.1 全因子试验设计
3.2.2 正交试验设计
3.2.3 最优拉丁超立方试验设计
3.3 近似模型
3.3.1 多项式响应面模型
3.3.2 克里格模型
3.3.3 径向基模型
3.4 多目标优化设计
3.4.1 整体优化流程
3.4.2 设计变量
3.4.3 优化目标及约束
3.4.4 响应面模型
3.4.5 优化模型
3.4.6 优化算法
3.5 优化结果分析
3.6 本章小结
第四章 负泊松比B柱侧面碰撞性能分析及多目标优化
4.1 侧面碰撞性能分析
4.1.1 传统B柱的性能分析
4.1.2 不同填充内芯B柱的性能分析
4.1.3 不同侧围参数对B柱性能的影响
4.2 因子分析
4.2.1 析因设计
4.2.2 设计因子及目标
4.2.3 显著因子筛选
4.3 多目标优化设计
4.3.1 整体优化流程
4.3.2 设计变量
4.3.3 优化目标及约束
4.3.4 响应面模型
4.3.5 优化模型
4.3.6 优化算法
4.4 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于径向基函数的变量预测模型模式识别方法[J]. 潘海洋,杨宇,郑近德,程军圣. 航空动力学报. 2017(02)
[2]变壁厚吸能盒轴向载荷下压溃实验[J]. 付书涛,刘相华,卢日环,刘立忠. 锻压技术. 2016(11)
[3]帕累托最优在新型蜂窝结构吸能盒防撞性能中的应用[J]. 王宗千,钱明军,周云波,田达笠,张鑫磊. 南京理工大学学报. 2016(05)
[4]基于6σ稳健设计的轿车侧碰车身B柱轻量化研究[J]. 邱瑞斌,陈园,雷飞,杨绍勇,李勇俊. 机械强度. 2016(03)
[5]帕累托最优在车辆底部防护结构设计中的应用研究[J]. 魏然,王显会,周云波,王良模,郑雅丽. 兵工学报. 2015(06)
[6]泡沫铝填充在轿车B柱中的侧面耐撞性研究[J]. 董庆战,杨济匡. 计算机仿真. 2014(11)
[7]负泊松比蜂窝芯非线性等效弹性模量研究[J]. 鲁超,李永新,吴金玺,刘明,李天齐. 中国机械工程. 2014(11)
[8]液压成形汽车吸能盒研制关键技术[J]. 陈仙风,徐小华,苏海波. 塑性工程学报. 2014(02)
[9]负泊松比安全带织带乘员碰撞保护性能的FE仿真[J]. 亓昌,安文姿,杨姝. 汽车安全与节能学报. 2013(03)
[10]基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化[J]. 雷刚,谭皓文,樊伟,李灿,杨述松,江晶晶. 重庆理工大学学报(自然科学). 2013(03)
博士论文
[1]负泊松比结构汽车悬架缓冲块的力学性能研究与优化设计[D]. 王源隆.南京理工大学 2016
[2]面向正面碰撞工况的碰撞预判系统关键技术研究[D]. 罗逍.清华大学 2016
[3]新型负泊松比结构关键技术研究及其在车身设计中的应用[D]. 周冠.湖南大学 2015
[4]多目标粒子群优化算法的研究[D]. 徐鹤鸣.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]负泊松比形状记忆泡沫的制备与力学性能分析[D]. 罗云.哈尔滨工业大学 2017
[2]乘用车侧面碰撞可靠性优化设计研究[D]. 姚长海.湖南大学 2016
[3]负泊松比夹芯板抗爆性能实验与仿真研究[D]. 裴连政.大连理工大学 2016
[4]基于仿生学的汽车低速吸能盒研究[D]. 彭杰.吉林大学 2015
[5]基于变截面板的吸能盒与前纵梁优化[D]. 姜帆.大连理工大学 2015
[6]车身关键部件耐撞性研究[D]. 黄书山.南昌大学 2014
[7]有限元模拟泡沫铝及填充在轿车B柱中的侧面耐撞性研究[D]. 董庆战.湖南大学 2014
[8]基于B柱的汽车侧面碰撞特性及乘员保护措施的研究[D]. 张芳芳.武汉理工大学 2013
[9]应用于B柱内板的TRB优化设计与仿真研究[D]. 李佳光.华南理工大学 2013
[10]碳纤维复合材料汽车B柱简化结构参数分析[D]. 薛姣.中北大学 2013
本文编号：3638114
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究意义和背景
1.2 车身零件耐撞性概述
1.3 车身零件耐撞性研究现状
1.3.1 吸能盒耐撞性研究现状
1.3.2 B柱耐撞性研究现状
1.4 负泊松比结构研究现状
1.5 本文主要研究内容
第二章 基于负泊松比结构的车身零件建模
2.1 负泊松比单胞结构模型
2.2 负泊松比吸能盒建模
2.2.1 负泊松比吸能盒模型
2.2.2 正面碰撞模型
2.3 负泊松比B柱建模
2.3.1 负泊松比B柱模型
2.3.2 侧面碰撞模型
2.4 碰撞模型验证
2.4.1 正面碰模型验证
2.4.2 侧面碰模型验证
2.5 本章小结
第三章 负泊松比吸能盒正面碰撞性能分析及多目标优化
3.1 正面碰撞性能分析
3.1.1 不同负泊松比吸能盒的性能分析
3.1.2 不同填充内芯吸能盒的性能分析
3.1.3 负泊松比单胞参数对吸能盒性能的影响
3.2 试验设计
3.2.1 全因子试验设计
3.2.2 正交试验设计
3.2.3 最优拉丁超立方试验设计
3.3 近似模型
3.3.1 多项式响应面模型
3.3.2 克里格模型
3.3.3 径向基模型
3.4 多目标优化设计
3.4.1 整体优化流程
3.4.2 设计变量
3.4.3 优化目标及约束
3.4.4 响应面模型
3.4.5 优化模型
3.4.6 优化算法
3.5 优化结果分析
3.6 本章小结
第四章 负泊松比B柱侧面碰撞性能分析及多目标优化
4.1 侧面碰撞性能分析
4.1.1 传统B柱的性能分析
4.1.2 不同填充内芯B柱的性能分析
4.1.3 不同侧围参数对B柱性能的影响
4.2 因子分析
4.2.1 析因设计
4.2.2 设计因子及目标
4.2.3 显著因子筛选
4.3 多目标优化设计
4.3.1 整体优化流程
4.3.2 设计变量
4.3.3 优化目标及约束
4.3.4 响应面模型
4.3.5 优化模型
4.3.6 优化算法
4.4 优化结果分析
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于径向基函数的变量预测模型模式识别方法[J]. 潘海洋,杨宇,郑近德,程军圣. 航空动力学报. 2017(02)
[2]变壁厚吸能盒轴向载荷下压溃实验[J]. 付书涛,刘相华,卢日环,刘立忠. 锻压技术. 2016(11)
[3]帕累托最优在新型蜂窝结构吸能盒防撞性能中的应用[J]. 王宗千,钱明军,周云波,田达笠,张鑫磊. 南京理工大学学报. 2016(05)
[4]基于6σ稳健设计的轿车侧碰车身B柱轻量化研究[J]. 邱瑞斌,陈园,雷飞,杨绍勇,李勇俊. 机械强度. 2016(03)
[5]帕累托最优在车辆底部防护结构设计中的应用研究[J]. 魏然,王显会,周云波,王良模,郑雅丽. 兵工学报. 2015(06)
[6]泡沫铝填充在轿车B柱中的侧面耐撞性研究[J]. 董庆战,杨济匡. 计算机仿真. 2014(11)
[7]负泊松比蜂窝芯非线性等效弹性模量研究[J]. 鲁超,李永新,吴金玺,刘明,李天齐. 中国机械工程. 2014(11)
[8]液压成形汽车吸能盒研制关键技术[J]. 陈仙风,徐小华,苏海波. 塑性工程学报. 2014(02)
[9]负泊松比安全带织带乘员碰撞保护性能的FE仿真[J]. 亓昌,安文姿,杨姝. 汽车安全与节能学报. 2013(03)
[10]基于汽车正面碰撞的吸能盒设计及优化[J]. 雷刚,谭皓文,樊伟,李灿,杨述松,江晶晶. 重庆理工大学学报(自然科学). 2013(03)
博士论文
[1]负泊松比结构汽车悬架缓冲块的力学性能研究与优化设计[D]. 王源隆.南京理工大学 2016
[2]面向正面碰撞工况的碰撞预判系统关键技术研究[D]. 罗逍.清华大学 2016
[3]新型负泊松比结构关键技术研究及其在车身设计中的应用[D]. 周冠.湖南大学 2015
[4]多目标粒子群优化算法的研究[D]. 徐鹤鸣.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]负泊松比形状记忆泡沫的制备与力学性能分析[D]. 罗云.哈尔滨工业大学 2017
[2]乘用车侧面碰撞可靠性优化设计研究[D]. 姚长海.湖南大学 2016
[3]负泊松比夹芯板抗爆性能实验与仿真研究[D]. 裴连政.大连理工大学 2016
[4]基于仿生学的汽车低速吸能盒研究[D]. 彭杰.吉林大学 2015
[5]基于变截面板的吸能盒与前纵梁优化[D]. 姜帆.大连理工大学 2015
[6]车身关键部件耐撞性研究[D]. 黄书山.南昌大学 2014
[7]有限元模拟泡沫铝及填充在轿车B柱中的侧面耐撞性研究[D]. 董庆战.湖南大学 2014
[8]基于B柱的汽车侧面碰撞特性及乘员保护措施的研究[D]. 张芳芳.武汉理工大学 2013
[9]应用于B柱内板的TRB优化设计与仿真研究[D]. 李佳光.华南理工大学 2013
[10]碳纤维复合材料汽车B柱简化结构参数分析[D]. 薛姣.中北大学 2013
本文编号：3638114
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