某SUV正面40%偏置碰撞车身结构安全性的仿真优化

发布时间：2017-09-23 08:42

  本文关键词：某SUV正面40%偏置碰撞车身结构安全性的仿真优化

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【摘要】：目前SUV这种车型在中国市场十分热销,汽车在带给我们方便的同时又会引发碰撞安全问题。本文通过收集参考各国相关机构出台的各项法规,以中国汽车技术研究中心出台的中国新车评价规范为依据,对市场上某热门SUV进行研究。随着计算机的发展,使用有限元仿真软件研究汽车碰撞问题成为现在各汽车厂家及科研机构主要的研究手段,LS-DYNA是目前比较流行的有限元分析软件,其工作原理依据的是动态显示有限元基本理论。本文以某SUV为研究对象,以提高其正面40%偏置碰撞的安全性能为主要目的,根据2012年版C-NCAP里的试验要求,对其进行建模和仿真优化,主要进行以下研究:(1)通过逆向工程及CATIA软件建立了某SUV的CAD模型,并经过HyperMesh软件对其进行前处理生成K文件,最后提交LS-DYNA软件进行计算,模拟了汽车正面40%偏置可变形壁障碰撞试验。(2)将LS-DYNA输出的仿真运算结果与实车碰撞试验的数据进行对比,检验所建模型的可信性,找到一种有效的建模方法,最终建立一个可靠的CAE模型。(3)对仿真运算结果进行分析,针对其在偏置碰撞试验中表现出的不足,依据吸能原理对该模型的车身结构进行优化(包括对防撞梁从厚度上优化,对吸能盒与前纵梁从结构和厚度上优化,对A柱从材料、厚度以及结构上优化)。并将优化后的模型重新提交LS-DYNA运算。(4)通过对优化前后的运算结果进行对比分析,证明了本文中对车身结构的优化是有效的,成功的提高了该SUV的碰撞安全性能。
【关键词】：碰撞 仿真 安全 有限元 优化
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.14;U463.82
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-16
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内汽车正面偏置碰撞研究现状11-12
• 1.3 汽车正面偏置碰撞安全性法规12-14
• 1.3.1 国外的正面偏置碰撞安全法规12-13
• 1.3.2 国内的正面偏置碰撞安全法规13-14
• 1.4 本文的研究内容、研究目的及研究方法14-16
• 1.4.1 主要研究内容14-15
• 1.4.2 论文的研究目的15
• 1.4.3 论文的xO究方法15-16
• 2 汽车碰撞基础理论及偏置碰撞评价标准16-27
• 2.1 软件的选用及其算法理论16-21
• 2.1.1 模型的前后处理软件Hyper Works16-17
• 2.1.2 模型的碰撞仿真软件—LS-DYNA17-18
• 2.1.3 动态显示有限元的理论基础18-21
• 2.2 LS-DYNA对碰撞中出现问题的解决21-23
• 2.2.1 碰撞的时间步长控制21-22
• 2.2.2 沙漏控制22-23
• 2.2.3 接触算法23
• 2.3 汽车偏置碰撞法规23-25
• 2.3.1 正面40%重叠可变形壁障试验方法24
• 2.3.2 正面40%重叠可变形壁障评分方法24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 3 车身CAD模型的建立27-32
• 3.1 逆向工程以及逆向软件27
• 3.2 CATIA逆向建模27-31
• 3.2.1 导入点云27-28
• 3.2.2 三角网格化点云28
• 3.2.3 曲面重构28-31
• 3.3 本章小结31-32
• 4 偏置碰撞模型的建立32-43
• 4.1 概述32-33
• 4.2 车身有限元模型的建立33-37
• 4.2.1 几何模型的简化33
• 4.2.2 网格的划分33-37
• 4.3 材料和属性的设置37-40
• 4.3.1 钣金样件的切割37
• 4.3.2 静态拉伸和化学成分分析37-38
• 4.3.3 定义材料和属性38-40
• 4.4 加载和约束设置40-41
• 4.5 计算设置和输出41-42
• 4.6 本章小结42-43
• 5 整车碰撞模型的验证与分析43-68
• 5.1 仿真模型的计算可信性分析43-46
• 5.1.1 整车模型可靠性验证43-44
• 5.1.2 重要曲线验证44-46
• 5.1.3 碰撞后变形车身的对比46
• 5.2 车辆仿真碰撞结果分析46-66
• 5.2.1 整车变形分析46-50
• 5.2.2 仿真曲线与车身变形图分析50-65
• 5.2.3 偏置碰撞安全性总结65-66
• 5.3 本章小结66-68
• 6 车身结构安全性的优化68-83
• 6.1 抗撞性改进设计68-69
• 6.2 抗撞性结构改进69-79
• 6.2.1 碰撞吸能的原理69-72
• 6.2.2 对防撞梁与吸能盒的改进72-74
• 6.2.3 对纵梁的改进74-76
• 6.2.4 对A柱的改进76-79
• 6.3 优化后结果分析79-82
• 6.4 本章小结82-83
• 7 总结展望83-84
• 8 参考文献84-88
• 9 致谢88

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本文编号：904325