碳纤维复合材料汽车保险杠的研究

发布时间：2017-06-03 10:19

  本文关键词：碳纤维复合材料汽车保险杠的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国的汽车保有量呈逐年上涨趋势,由此造成的交通事故也在逐年增多。所以,人们对汽车安全的关注程度也越来越高。在发生交通事故时,汽车保险杠系统首先与物体或者其他车辆发生碰撞,所以研究汽车保险杠的碰撞性能可以在一定程度上提高汽车的安全性。本文使用UG软件建立了保险杠系统、摆锤的几何模型。然后将几何模型导入到HyperMesh中,进行网格的划分,进而形成有限元模型。紧接着在HyperMesh和LS-DYNA的耦合环境中对有限元模型进行前处理工作。经过前处理的有限元模型导出为K文件后提交给ANSYS中的LS-DYNA求解器进行运算。最后在后处理软件HyperGraph和HyperView中分析保险杠梁的变形、摆锤的加速度、摆锤和蒙皮之间的冲击力等响应特性,以此来对保险杠系统的耐撞性能进行评价,从而达到轻量化的目标。本文的主要内容如下：第一,对国内外的汽车碰撞研究做了简要的阐述,介绍了碳纤维复合材料在汽车上的应用情况,并且对轿车保险杠的碰撞研究以及轿车保险杠的碰撞法规进行了概述；第二,论述了有限元方法、汽车碰撞有限元分析方法和复合材料的力学理论；第三,建立了保险杠碰撞的有限元模型；第四,经过分析保险杠在低速碰撞下的仿真结果,选出了适用于保险杠梁的最佳的碳纤维复合材料；第五,针对低速碰撞情况下,吸能支架的变形不是很明显的现象,对简化的保险杠系统进行了高速碰撞仿真。将高速碰撞中吸能支架的材料参数再赋予低速碰撞的吸能支架,运行低速碰撞仿真后,保险杠系统仍然有较好的碰撞性能。保险杠系统是车型开发的重点之一,通过本文对保险杠系统的研究,在一定程度上为以后的研究和设计提供了根据。
【关键词】：保险杠 碳纤维复合材料 碰撞仿真 轻量化
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U463.326
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 汽车碰撞研究概述12-14
• 1.3 碳纤维复合材料在汽车上的应用概况14-15
• 1.4 轿车前保险杠研究概述15-19
• 1.4.1 轿车保险杠碰撞研究概述16-18
• 1.4.2 轿车保险杠碰撞法规概述18-19
• 1.5 本课题研究内容19-20
• 第2章 相关理论20-34
• 2.1 有限元方法概述20-23
• 2.1.1 有限元的发展20-21
• 2.1.2 有限元的基本理论21-23
• 2.2 汽车碰撞有限元仿真分析方法23-24
• 2.3 复合材料力学理论24-33
• 2.3.1 复合材料概述24-25
• 2.3.2 复合材料基本构造形式25-27
• 2.3.3 正交各向异性材料力学基础27-30
• 2.3.4 复合材料单层板力学基础30-31
• 2.3.5 复合材料层合板力学基础31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 有限元建模及碰撞模型前处理34-49
• 3.1 使用软件介绍34-37
• 3.1.1 UG简介34-35
• 3.1.2 HyperWorks简介35-37
• 3.2 保险杠碰撞系统模型的建立37-40
• 3.2.1 几何模型的建立38
• 3.2.2 有限元模型的建立38-40
• 3.3 碰撞模型前处理40-48
• 3.3.1 部件之间的定位41
• 3.3.2 材料和属性设置41-43
• 3.3.3 网格和节点穿透检查43
• 3.3.4 零部件的连接43-44
• 3.3.5 配重和接触设置44-46
• 3.3.6 加载和约束的设置46-47
• 3.3.7 计算参数的设置47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 保险杠系统低速碰撞仿真及分析49-59
• 4.1 ANSYS/LS-DYNA简介49-50
• 4.2 K文件50-51
• 4.3 保险杠系统低速碰撞仿真结果分析51-58
• 4.3.1 能量变化曲线51-52
• 4.3.2 保险杠梁的变形52-53
• 4.3.3 蒙皮和摆锤间的冲击力53-54
• 4.3.4 摆锤的加速度54
• 4.3.5 不同厚度保险杠梁的碰撞性能54-56
• 4.3.6 保险杠梁和吸能支架的变形云图56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 保险杠系统高速碰撞仿真及分析59-62
• 5.1 保险杠系统高速碰撞仿真前处理59-60
• 5.2 保险杠系统高速碰撞仿真结果分析60
• 5.3 保险杠低速碰撞模型验证及其结果分析60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果69-70
• 致谢70

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7 张U，

本文编号：417920