面向行人头部保护的新型蜂窝夹芯发动机罩研究

发布时间：2024-05-14 18:52

　　全球汽车工业迅速发展,汽车保有量持续攀升,带来了逐年增加的道路交通事故。行人在事故中作为弱势群体,事故死亡率较高。因此,我们亟需设计吸能好且轻质、机动灵活的发动机罩用于行人保护。负泊松比金属蜂窝材料因其轻质高强的特点以及优良的吸能能力和缓冲性能,在发动机罩行人防护领域展现出了巨大的潜力。本文采用显式动力学有限元方法,研究了具有负泊松比特性的手性蜂窝夹芯发动机罩在人-车碰撞时的动力响应特性;进而围绕行人头部保护的性能需求,对该结构进行了多目标优化设计。首先,本文提出了一种具有四韧带手性蜂窝芯体的新型夹芯吸能式发动机罩概念设计。建立了头型冲击器、四韧带手性蜂窝以及六边形蜂窝的夹芯吸能式发动机罩有限元模型,并进行了有限元仿真。手性蜂窝样件的实验与仿真结果在变形模式和应力-应变曲线上均吻合,验证了本文有限元建模方法的可靠性。在此基础上,研究了两种夹芯发动机罩在人-车碰撞时的动力响应特性,并对其行人头部保护性能进行了对比分析。结果表明,与六边形蜂窝夹芯发动机罩相比,手性材料具有负泊松比效应,采用四韧带手性蜂窝夹芯发动机罩时的行人头部损伤值降低了22.3%。其次,对比分析了关键结构几何参数和碰撞位...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 行人安全
        1.2.2 基于行人保护的发动机罩盖
        1.2.3 手性蜂窝
    1.3 本文主要研究内容
2 研究依据及方法
    2.1 行人保护法规及人体头部损伤评价标准
        2.1.1 欧洲行人保护法规
        2.1.2 国内行人保护法规
        2.1.3 人体头部损伤评价标准
    2.2 有限元仿真
    2.3 多目标优化
    2.4 代理模型
    2.5 遗传算法
    2.6 本章小结
3 手性蜂窝夹芯发动机罩有限元模型
    3.1 手性蜂窝夹芯吸能式发动机罩
    3.2 有限元模型
    3.3 有限元模型验证
    3.4 本章小结
4 人-车碰撞中手性蜂窝夹芯发动机罩动态响应仿真分析
    4.1 手性蜂窝与六边形蜂窝夹芯发动机罩行人头部保护性能对比
    4.2 夹芯发动机罩参数分析
        4.2.1 手性蜂窝圆环半径
        4.2.2 圆环韧带比
        4.2.3 蜂窝壁厚
        4.2.4 上面板厚度
        4.2.5 下面板厚度
    4.3 行人头部碰撞位置对手性蜂窝夹芯发动机罩性能的影响
    4.4 本章小结
5 手性蜂窝夹芯发动机罩多目标优化设计
    5.1 优化问题定义
    5.2 代理模型生成与检验
    5.3 优化结果分析
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 试验设计点(DOE)
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3973354