商用车被动安全性结构设计研究

论文摘要

目前传统的车体结构设计方法是先根据经验和参考车型确定结构形式和断面形式,再进行有限元验证,根据分析结果进行结构修改,直到满足预定的性能要求。这种试算的方法要求丰富的设计开发经验,否则较难满足现代汽车开发周期的要求。本文研究了简化参数化建模关键技术,并建立了某商用车正面摆锤撞击简化参数化模型,进行了有效性验证。根据设定的正面抗撞性设计目标,利用简化参数化模型,获得关键结构的力学性能参数,推导得到了吸能器结构尺寸参数,并通过标准断面库实现了纵梁断面结构设计。由于商用车与乘用车存在高度的差异,为了使前后防护装置具有阻挡和缓冲吸能功能,设计了高度可调式和扩胀管吸能式两种后防护装置。通过拓扑优化与参数优化方法,设计了“倒A”字型支架。并在支架前端加入碰撞缓冲部件盒形梁,设计实现了吸能型前防护装置。本文的主要研究内容包括:(1)针对ECE R29法规在正面摆锤撞击结束之后检验乘员生存空间存在的局限性,提出了商用车乘员生存空间的评价方法。(2)全面系统地研究了商用车驾驶室正面抗撞性断面结构设计方法,研究了建立商用车概念设计阶段简化参数化模型的方法,并重点研究了根据正面抗撞性设计目标,利用简化参数化模型,实现商用车部件的断面结构设计方法。(3)设计实现了高度可调式与扩胀管吸能式两种新型后防护装置。(4)利用拓扑优化和参数优化方法,设计实现了一种新型的吸能型前下部防护装置。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外参数化模型的研究状况综述
• 1.2.1 国外研究的现状
• 1.2.2 国内研究的现状
• 1.3 国内外前后防护装置研究状况综述
• 1.3.1 国外研究的现状
• 1.3.2 国内研究的现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 商用车驾驶室正面摆锤撞击试验与仿真评价
• 2.1 商用车驾驶室ECE R29 正面摆锤撞击实车试验
• 2.1.1 试验准备
• 2.1.2 试验结果及分析
• 2.2 商用车车体仿真建模
• 2.2.1 商用车驾驶室有限元建模
• 2.2.2 转向系有限元建模
• 2.2.3 悬置有限元建模
• 2.3 商用车驾驶室正面摆锤撞击工况仿真建模
• 2.4 驾驶室正面摆锤撞击仿真模型验证
• 2.5 正面摆锤撞击生存空间评价方法研究
• 2.6 本章小结
• 第3章 驾驶室正面摆锤撞击简化参数化建模研究
• 3.1 简化参数化建模基本原则
• 3.2 简化参数化模型建模关键技术
• 3.2.1 构件压溃刚度特性提取
• 3.2.2 构件弯曲刚度特性提取
• 3.2.3 刚度特性曲线参数化
• 3.2.4 构件惯性特性提取
• 3.3 驾驶室正面摆锤撞击简化参数化模型的建立
• 3.3.1 关键节点与单元的建立
• 3.3.2 驾驶室正面摆锤撞击载荷传递与能量分配分析
• 3.3.3 主要吸能构件的简化
• 3.3.4 非主要吸能构件的简化
• 3.3.5 简化参数化模型的建立
• 3.4 驾驶室正面摆锤撞击简化参数化模型的验证
• 3.4.1 车体变形形态
• 3.4.2 悬置断裂形式与时刻对比
• 3.4.3 纵梁吸能量与纵梁后端Z向最大位移对比
• 3.4.4 摆锤响应对比
• 3.5 本章小结
• 第4章 简化参数化模型在商用车断面结构设计中的应用
• 4.1 简化参数化模型在商用车断面结构设计中的应用流程
• 4.2 驾驶室正面抗撞性设计目标
• 4.3 前下部吸能器结构设计
• 4.3.1 矩形截面薄壁梁轴向压缩特性概述
• 4.3.2 吸能器结构尺寸设计
• 4.4 地板纵梁结构断面设计
• 4.4.1 纵梁结构性能参数确定
• 4.4.2 纵梁断面结构尺寸确定
• 4.5 驾驶室正面抗撞性设计目标在详细有限元模型中的验证
• 4.6 本章小结
• 第5章 高度可调式与扩胀管式后下部防护装置结构设计研究
• 5.1 商用车后下部防护装置安全性法规ECE R58与GB11567.2-2001简介
• 5.2 原车后防护装置碰撞性能分析
• 5.2.1 原车后防护装置介绍及其法规验证
• 5.2.2 原车后防护装置与轿车碰撞性能分析
• 5.3 网式后防护装置碰撞性能分析
• 5.3.1 网式后防护装置介绍
• 5.3.2 网式后防护装置与实车碰撞仿真结果分析
• 5.4 高度可调式后防护装置结构设计与碰撞性能分析
• 5.4.1 高度可调式后防护结构设计
• 5.4.2 高度可调式后防护装置法规验证
• 5.4.3 高度可调式后防护装置与实车碰撞仿真结果分析
• 5.5 扩胀管式后防护装置结构设计与碰撞性能分析
• 5.5.1 扩胀管式后防护结构设计
• 5.5.2 扩胀管式后防护装置法规验证
• 5.5.3 扩胀管式后防护装置与实车碰撞仿真结果分析
• 5.6 网式、高度可调式、扩胀管式后防护装置碰撞性能比较分析
• 5.7 本章小结
• 第6章 吸能型前下部防护装置结构设计研究
• 6.1 前下部防护装置安全性法规ECE R93 主要技术内容
• 6.2 原车前下部防护装置介绍及其法规验证
• 6.3 吸能型前下部防护装置结构设计
• 6.3.1 支架结构设计
• 6.3.2 吸能器结构设计
• 6.3.3 防护横梁结构设计
• 6.4 吸能型前下部防护装置ECE R93 法规验证
• 6.5 吸能型前下部防护装置与轿车碰撞仿真结果分析
• 6.5.1 吸能式前下部防护装置阻挡功能
• 6.5.2 吸能式前下部防护装置缓冲吸能功能
• 6.6 本章小结
• 第7章 全文总结与研究展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其他成果
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT