商用车前下防护结构设计及多目标优化研究

发布时间：2023-04-18 19:25

　　随着国家关于商用车的环保政策陆续出台,以及商用车保有量的持续增加,为了降低商用车污染排放量,提高商用车的燃油经济性、降低商用车使用油耗,商用车的轻量化设计已经成为新兴的设计优化方向。而商用车前下防护作为商用车被动安全的重要组成部分,在保证驾乘人员的安全具有无可替代的作用,但是其质量也不可小觑,因而其轻量化设计在整车轻量化设计中占有重要地位。为了实现商用车前下防护的轻量化设计,同时兼顾其安全性和使用寿命,应对其进行“初步设计及实验验证——CAE分析——优化设计及工艺可实施性改进”整套优化流程。具体分为以下三部分:(1)根据经典力学理论对商用车前下防护简化后进行受力分析,根据挠度理论,使用莫尔积分公式求出前下防护截面的挠度(4与截面宽度(9呈负相关关系。通过控制挠度(4小于允许值求解出截面宽度范围,参照R10系列优先数系,取(9=808)8)。配合现有的模块化组件支架、端盖等,使用Proe完成前下防护总成的三维模型的构建。而后为验证依照理论所设计的前下防护是否满足相关法规要求,在完成样件的试制后,搭建三点静压实验平台,依照相关法规对样件进行三点静压实验,采集在试验中施力中心点的弯曲变形,与...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究综述
        1.2.1 商用车前下防护结构优化国内外研究现状
        1.2.2 商用车前下防护材料优化国内外研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 本章小结
第二章 商用车前下防护结构设计
    2.1 商用车前下防护法规要求
    2.2 下防护主梁截面初步设计
    2.3 商用车前下防护实验验证
    2.4 本章小结
第三章 前下防护静力学特性与模态分析
    3.1 CAE仿真实验相关理论背景
        3.1.1 显式非线性有限元分析基本理论
        3.1.2 商用车前下防护模态分析理论
    3.2 商用车前下防护有限元模型的建立
        3.2.1 几何清理
        3.2.2 模型简化
        3.2.3 网格划分
        3.2.4 网格尺寸确定
        3.2.5 材料特性与单元特性的的创建
        3.2.6 约束与载荷创建与设置
    3.3 商用车前下防护三点静压实验有限元仿真
        3.3.1 工况一有限元静压实验模拟
        3.3.2 工况二有限元静压实验模拟
        3.3.3 工况三有限元静压实验模拟
    3.4 商用车前下防护自由模态分析
    3.5 本章小结
第四章 前下防护结构优化及工艺可实施性改进
    4.1 形貌优化相关理论背景
        4.1.1 基本数学模型构建
        4.1.2 形貌优化的参数设置
        4.1.3 形貌优化的优化基本流程
    4.2 多目标优化
    4.3 多目标优化函数的构建
        4.3.1 刚度优化目标函数
        4.3.2 固有频率优化目标函数
        4.3.3 综合优化目标函数
        4.3.4 权重系数确定
        4.3.5 各个初始初始值的确定
        4.3.6 惩罚因子的确定
    4.4 截面形状工艺可实施性改进
        4.4.1 主梁截面统一化
        4.4.2 最小弯曲半径
        4.4.3 主梁截面可制造化
    4.5 新方案有限元分析验证
        4.5.1 异形截面(2.3mm)三点静压实验有限元分析结果
        4.5.2 异形截面(2.1mm)三点静压实验有限元分析结果
    4.6 商用车前下防护主梁结构选择
        4.6.1 根据刚度初步选择
        4.6.2 动态特性的验证
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3792877