微型客车正面碰撞结构耐撞性仿真与优化设计

论文摘要

微型客车具有经济、小巧、灵活等特点，在我国拥有广泛的市场。我国的微型客车多为平头或短头结构，前部变形区较短，通常被动安全性较差。在汽车耐撞性设计中，要求车身结构利用前部吸能区缓冲吸收碰撞动能，同时控制侵入量和车身变形，以保证乘员生存空间。因此，研究微型客车的结构耐撞性优化设计方法，对改善汽车碰撞安全性、提高产品质量具有非常重要的意义。本文对某全新开发的微型客车进行了结构耐撞性优化设计研究。首先进行了正面碰撞仿真分析，针对初始结构设计存在的不足，进行了相应改进设计。在改进设计中，通过采用延长吸能长度、控制吸能模式、减少方向盘侵入量及增强局部结构刚度等的有效设计方法，来提高客车结构的被动安全性；改进后的整车在实车碰撞试验中一次性地顺利通过了国家正面碰撞安全性法规GB11551-2003。为了最大限度地提高该款车型的碰撞安全性，同时兼顾轻量化要求，对该车主要吸能部件进行了进一步优化。优化计算时运用了整车的简化模型以减少计算时间，提高计算效率；结合最优拉丁方试验设计、Kriging代理模型和NSGA-II遗传算法，对板件厚度、结构尺寸、空间布置、焊点间距等多个对结构耐撞性有重要影响的参数进行了优化设计，在提高结构耐撞性的同时实现了主要吸能部件轻量化。研究结果表明：在微型客车正面碰撞安全性的产品开发中，本文采用的结构优化设计方法是切实可行的，能够快速、经济、有效地解决汽车结构耐撞性优化难题，从而降低产品开发成本、缩短开发周期、提高产品质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 微型客车碰撞安全性研究背景及意义
• 1.2 微型客车碰撞安全性研究内容和方法
• 1.2.1 微型客车碰撞安全性研究内容
• 1.2.2 微型客车碰撞安全性研究方法
• 1.3 微型客车结构耐撞性国内外研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.5 本文主要创新性工作
• 第2章 微型客车正面碰撞结构耐撞性仿真分析
• 2.1 微型客车碰撞有限元法的基本理论
• 2.2 微型客车正面碰撞有限元模型的建立
• 2.3 微型客车正面碰撞结构耐撞性分析
• 2.3.1 加速度分析
• 2.3.2 整车变形分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 微型客车正面碰撞结构耐撞性改进
• 3.1 微型客车正面碰撞结构设计策略
• 3.2 初始结构耐撞性设计中的不足
• 3.3 结构耐撞性改进
• 3.3.1 变形区设计改进
• 3.3.2 不变形区设计改进
• 3.4 改进后碰撞安全性分析
• 3.4.1 加速度分析
• 3.4.2 整车变形分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 微型客车正面碰撞耐撞性与轻量化优化设计
• 4.1 基于代理模型的优化理论
• 4.1.1 试验设计
• 4.1.2 代理模型
• 4.2 碰撞简化模型的建立
• 4.3 碰撞安全问题优化流程
• 4.4 主要吸能部件多目标优化
• 4.4.1 优化模型建立
• 4.4.2 优化过程
• 4.5 优化方案效果验证
• 4.6 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 攻读硕士学位期间所参加的科研项目
• 致谢