复合材料的车门轻量化研究

发布时间：2023-03-19 01:01

　　近半个世纪以来,能源及环境问题促使着汽车轻量化不断前行,逐渐形成了以汽车零部件结构优化、使用轻质复合材料以及改善现有工艺的三种途径来实现汽车轻量化。车门作为汽车重要零部件之一,其轻量化研究对整车轻量化研究具有重要意义。本课题依托某企业车身轻量化研究的项目,通过等代替换方法对钢铁材料车门各零部件进行复合材料整体替换,并依据钢铁材料车门的下垂刚度、扭转刚度、带线刚度以及约束模态性能对复合材料车门进行了优化及优化后刚度模态方面的性能验证。本课题的主要工作内容如下:1.在合理选择连接方式及尽可能提高网格质量的前提下,应用HyperMesh前处理模块建立钢铁材料车门较为准确数值分析模型,同时为钢铁材料车门各部件赋予相应的材料属性及单元属性。然后在OptiStruct求解器中对钢铁材料车门的下垂刚度、扭转刚度、带线刚度以及约束模态性能进行数值分析,得到其初始刚度及模态性能参数,并与企业目标性能参数值进行对比。2.根据等代替换原则对钢铁材料车门各部件进行复合材料替换,换算得到复合材料车门各部件的厚度属性,考虑复合材料连接特殊性,并依据复合材料建模方法对复合材料车门进行可视化的物理铺层,搭建较为准确的...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景与意义
    1.2 汽车轻量化国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 汽车轻量化实施途径
    1.4 本文主要研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
2 钢铁材料车门刚度及模态性能分析
    2.1 有限元软件介绍
    2.2 钢铁材料车门结构有限元模型的建立
        2.2.1 钢铁材料车门结构连接的模拟方法
        2.2.2 钢铁材料车门结构的离散化网格划分
        2.2.3 钢铁材料车门有限元模型的物理属性赋予
    2.3 钢铁材料车门约束模态及刚度性能分析
        2.3.1 钢铁材料车门的约束模态分析
        2.3.2 钢铁材料车门的下垂刚度分析
        2.3.3 钢铁材料车门的扭转刚度分析
        2.3.4 钢铁材料车门的带线刚度分析
    2.4 本章小结
3 复合材料原始车门数值模型的建立及分析
    3.1 复合材料的结构力学基础理论简介
        3.1.1 正交各向异性复合材料的弹性力学基础
        3.1.2 层合板刚度与强度理论
    3.2 复合材料原始车门的有限元建模
        3.2.1 HyperLaminate复合材料前处理模块简介
        3.2.2 复合材料原始车门模型的物理属性
        3.2.3 车门连接方式在复合材料中的模拟
        3.2.4 基于等代替换的复合材料原始车门的模型建立
    3.3 复合材料原始车门的性能分析
        3.3.1 模态及刚度性能分析边界条件及评价指标
        3.3.2 模态及刚度性能分析结果与结论
    3.4 复合材料原始车门性能参数的校核
    3.5 本章小结
4 复合材料车门的优化
    4.1 基于OptiStruct的复合材料优化流程简介
    4.2 刚度及模态优化目标值的确定
    4.3 复合材料车门自由尺寸优化
    4.4 复合材料车门各角度铺层数目优化
    4.5 复合材料车门铺层顺序优化
    4.6 本章小结
5 复合材料轻量化车门刚度及模态性能参数校核
    5.1 基于优化结果的复合材料轻量化车门数值分析模型的建立
    5.2 复合材料轻量化车门的约束模态及刚度性能分析
        5.2.1 复合材料轻量化车门性能分析边界条件及评价指标
        5.2.2 复合材料轻量化车门性能分析结果与结论
    5.3 复合材料轻量化车门性能参数的校核
    5.4 复合材料轻量化车门质量的优化效果分析
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果



本文编号：3764223