SUV车架耐撞性分析及其结构/材料优化改进研究
发布时间：2022-10-19 13:08
随着我国汽车保有量的不断增多,车辆碰撞安全也越来越受到人们的广泛关注,本文对非承载式越野车进行碰撞性能改进,分别从结构以及材料两方面综合解决车辆耐撞性不足和减重问题。并将新型泡沫铝材料创新性的添加到车架当中,其目的是充分发挥泡沫铝填充结构其独特的吸能特性,并对车架进行合理的尺寸优化,在保证碰撞安全性能的同时对车架进行减重。该方法具有实际工程应用价值,为我国乘用车的碰撞安全性能设计提供一种全新的思路。具体内容如下:（1）对整车碰撞变形以及能量吸收传递等过程进行了理论分析,通过微分的思想对车架吸能变形做出了进一步的阐述,以质量守恒和能量守恒来对整车碰撞过程做出进一步的理论推导,为后续优化设计提供依据。对实车碰撞和模拟碰撞进行对标,证明整车模拟仿真的准确性以及整车碰撞安全存在不足。（2）从灵敏度基本理论出发,以防撞钢梁、碰撞吸能盒和纵梁等三个部件的节点位移作为约束条件,对车架的9个部件进行灵敏度分析,之后以车架各部件厚度作为设计变量,以质量最轻为目标函数进行迭代计算。结果表明:车架在满足设计要求的情况下,质量进一步减轻5.3kg。之后从泡沫铝的物理特性、力学特性以及吸能特性三方面解释了泡沫铝...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.3 汽车被动安全法规以及NCAP
1.3.1 国外汽车碰撞法规
1.3.2 新车评定规程NCAP
1.3.3 我国新车评定项目C-NCAP
1.4 本文主要研究内容
2 碰撞模拟理论
2.1 车架碰撞变形过程
2.2 守恒方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量理论
2.2.3 能量方程
2.3 本章小节
3.模拟碰撞与实车碰撞
3.1 有限元方法介绍
3.2 模拟碰撞设置
3.2.1 载荷约束施加
3.2.2 刚性墙的建立
3.2.3 接触定义
3.2.4 求解参数设置
3.3 原部件模拟碰撞及结果分析
3.3.1 原部件模拟碰撞能量分析
3.3.2 原部件模拟碰撞速度分析
3.3.3 原部件模拟碰撞加速度分析
3.3.4 原部件模拟碰撞冲击力分析
3.3.5 原部件模拟碰撞吸能研究
3.4 实车碰撞
3.4.1 碰撞前准备
3.4.2 实车碰撞
3.5 模拟碰撞与实车碰撞对比分析
3.6 本章小节
4.车架优化设计
4.1 尺寸优化设计基础
4.2 灵敏度分析
4.2.1 灵敏度分析基础
4.2.2 车架主要部件灵敏度分析
4.3 优化模型的建立
4.4 优化三维模型的建立
4.5 优化结果分析
4.6 本章小节
5 泡沫铝特性及填充机理
5.1 泡沫铝物理特性
5.2 泡沫铝力学特性
5.3 泡沫铝吸能特性
5.4 泡沫铝填充工艺
5.5 本章小节
6 模拟填充泡沫铝的碰撞
6.1 对车架填充泡沫铝预处理
6.2 填充泡沫铝后模拟碰撞及结果分析
6.2.1 填充后车架碰撞分析
6.2.2 填充后车架碰撞速度分析
6.2.3 填充后车架节点加速度分析
6.2.4 填充后整车冲击力分析
6.2.5 填充后各部件吸能研究
6.3 本章小节
7 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究结果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响[J]. 齐明思,张伟,赵志芳,贺高锋,薛洋洋,强志鹏. 包装工程. 2019(03)
[2]铁基泡沫材料动态压缩力学性能与吸能特性分析[J]. 王鼎,武海玲,白利红,王彦莉,袁威. 兵器材料科学与工程. 2019(01)
[3]不同厚度不同系列波状运动翼型的能量吸收特性[J]. 林燕,黄典贵. 热能动力工程. 2018(12)
[4]齿形对超声波焊接泡沫镍薄板与实体铝薄板的影响[J]. 解龑,冯梦楠,罗震. 焊接学报. 2018(12)
[5]闭孔泡沫铝动态材料参数的实验研究[J]. 黄苏南,丁圆圆,王士龙,何思渊,郑志军. 实验力学. 2018(06)
[6]基于NCAP的不同国家行人保护差异性研究[J]. 崔福军,刘悦. 汽车实用技术. 2018(23)
[7]基于动量守恒的汽车二维碰撞车速计算模型研究[J]. 赵海宾,王爱兵,李敬芝. 汽车实用技术. 2018(20)
[8]泡沫铝在新能源汽车车架减振性能中的应用[J]. 王胜永,李育文,王红卫,张向峰,祁娜,张文首. 山东工业技术. 2018(19)
[9]基于梯形区间软约束的多目标优化预测控制算法研究[J]. 刘彬,顾昕峰,孙超,张春燃,刘浩然. 计量学报. 2018(04)
[10]基于板单元形函数的简支T梁桥车桥振动分析[J]. 陈代海,李整,马凤瑞. 铁道科学与工程学报. 2018(07)
博士论文
[1]泡沫铝复合材料的力学性能及减震应用试验研究[D]. 刘少波.东南大学 2018
[2]轻质吸能结构改善汽车碰撞安全性研究[D]. 马聪承.华南理工大学 2017
硕士论文
[1]约束条件下任务分配模型的研究[D]. 柳刚.西安理工大学 2018
[2]多目标优化算法及其在移动机器人路径规划中的应用[D]. 王慧莹.兰州理工大学 2018
[3]不同增粘剂制备泡沫铝的分析研究[D]. 赵风君.新疆大学 2018
[4]闭孔泡沫铝表面涂层制备及性能研究[D]. 杨蕾.长安大学 2018
[5]某型电动汽车正面碰撞分析与结构优化设计[D]. 陈灿.湖南大学 2018
[6]泡沫铝的非线性力学性能试验研究[D]. 马银行.东南大学 2018
[7]改进Krylov子空间法在车架优化中的应用研究[D]. 曹全德.长春工业大学 2017
[8]基于HyperMesh的高强度车架轻量化分析研究[D]. 董浩博.西华大学 2017
[9]纯电动汽车碰撞性能仿真分析研究[D]. 姜玥.北京理工大学 2016
[10]SUV车架纵梁填充泡沬铝的轻量化效果及碰撞安全性研究[D]. 庄维.华南理工大学 2016
本文编号：3693419
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.3 汽车被动安全法规以及NCAP
1.3.1 国外汽车碰撞法规
1.3.2 新车评定规程NCAP
1.3.3 我国新车评定项目C-NCAP
1.4 本文主要研究内容
2 碰撞模拟理论
2.1 车架碰撞变形过程
2.2 守恒方程
2.2.1 质量守恒方程
2.2.2 动量理论
2.2.3 能量方程
2.3 本章小节
3.模拟碰撞与实车碰撞
3.1 有限元方法介绍
3.2 模拟碰撞设置
3.2.1 载荷约束施加
3.2.2 刚性墙的建立
3.2.3 接触定义
3.2.4 求解参数设置
3.3 原部件模拟碰撞及结果分析
3.3.1 原部件模拟碰撞能量分析
3.3.2 原部件模拟碰撞速度分析
3.3.3 原部件模拟碰撞加速度分析
3.3.4 原部件模拟碰撞冲击力分析
3.3.5 原部件模拟碰撞吸能研究
3.4 实车碰撞
3.4.1 碰撞前准备
3.4.2 实车碰撞
3.5 模拟碰撞与实车碰撞对比分析
3.6 本章小节
4.车架优化设计
4.1 尺寸优化设计基础
4.2 灵敏度分析
4.2.1 灵敏度分析基础
4.2.2 车架主要部件灵敏度分析
4.3 优化模型的建立
4.4 优化三维模型的建立
4.5 优化结果分析
4.6 本章小节
5 泡沫铝特性及填充机理
5.1 泡沫铝物理特性
5.2 泡沫铝力学特性
5.3 泡沫铝吸能特性
5.4 泡沫铝填充工艺
5.5 本章小节
6 模拟填充泡沫铝的碰撞
6.1 对车架填充泡沫铝预处理
6.2 填充泡沫铝后模拟碰撞及结果分析
6.2.1 填充后车架碰撞分析
6.2.2 填充后车架碰撞速度分析
6.2.3 填充后车架节点加速度分析
6.2.4 填充后整车冲击力分析
6.2.5 填充后各部件吸能研究
6.3 本章小节
7 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 研究展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究结果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫铝孔隙率对泡沫铝-聚氨酯复合材料吸能性能的影响[J]. 齐明思,张伟,赵志芳,贺高锋,薛洋洋,强志鹏. 包装工程. 2019(03)
[2]铁基泡沫材料动态压缩力学性能与吸能特性分析[J]. 王鼎,武海玲,白利红,王彦莉,袁威. 兵器材料科学与工程. 2019(01)
[3]不同厚度不同系列波状运动翼型的能量吸收特性[J]. 林燕,黄典贵. 热能动力工程. 2018(12)
[4]齿形对超声波焊接泡沫镍薄板与实体铝薄板的影响[J]. 解龑,冯梦楠,罗震. 焊接学报. 2018(12)
[5]闭孔泡沫铝动态材料参数的实验研究[J]. 黄苏南,丁圆圆,王士龙,何思渊,郑志军. 实验力学. 2018(06)
[6]基于NCAP的不同国家行人保护差异性研究[J]. 崔福军,刘悦. 汽车实用技术. 2018(23)
[7]基于动量守恒的汽车二维碰撞车速计算模型研究[J]. 赵海宾,王爱兵,李敬芝. 汽车实用技术. 2018(20)
[8]泡沫铝在新能源汽车车架减振性能中的应用[J]. 王胜永,李育文,王红卫,张向峰,祁娜,张文首. 山东工业技术. 2018(19)
[9]基于梯形区间软约束的多目标优化预测控制算法研究[J]. 刘彬,顾昕峰,孙超,张春燃,刘浩然. 计量学报. 2018(04)
[10]基于板单元形函数的简支T梁桥车桥振动分析[J]. 陈代海,李整,马凤瑞. 铁道科学与工程学报. 2018(07)
博士论文
[1]泡沫铝复合材料的力学性能及减震应用试验研究[D]. 刘少波.东南大学 2018
[2]轻质吸能结构改善汽车碰撞安全性研究[D]. 马聪承.华南理工大学 2017
硕士论文
[1]约束条件下任务分配模型的研究[D]. 柳刚.西安理工大学 2018
[2]多目标优化算法及其在移动机器人路径规划中的应用[D]. 王慧莹.兰州理工大学 2018
[3]不同增粘剂制备泡沫铝的分析研究[D]. 赵风君.新疆大学 2018
[4]闭孔泡沫铝表面涂层制备及性能研究[D]. 杨蕾.长安大学 2018
[5]某型电动汽车正面碰撞分析与结构优化设计[D]. 陈灿.湖南大学 2018
[6]泡沫铝的非线性力学性能试验研究[D]. 马银行.东南大学 2018
[7]改进Krylov子空间法在车架优化中的应用研究[D]. 曹全德.长春工业大学 2017
[8]基于HyperMesh的高强度车架轻量化分析研究[D]. 董浩博.西华大学 2017
[9]纯电动汽车碰撞性能仿真分析研究[D]. 姜玥.北京理工大学 2016
[10]SUV车架纵梁填充泡沬铝的轻量化效果及碰撞安全性研究[D]. 庄维.华南理工大学 2016
本文编号：3693419
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3693419.html
