基于耐撞性數(shù)值仿真的汽車車身輕量化研究.pdf

1、該文主要工作如下:1、分析了有限元模型簡化和參數(shù)設(shè)置誤差對于碰撞仿真結(jié)果的影響.以帽形薄壁梁對剛性墻的碰撞仿真為例,分析了有限元模型中零件的圓角大小、沖壓回彈變形、材料模型參數(shù)設(shè)置偏差、沖撞方向偏差以及障礙壁摩擦系數(shù)設(shè)置偏差對于零件碰撞吸能和碰撞力仿真結(jié)果的影響大小,得出的結(jié)論可精化汽車碰撞有限元模型,提高碰撞仿真的精度.2、建立了整車碰撞有限元模型并對仿真結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,還進(jìn)行了多種碰撞形式仿真.該文建立了某改型轎車的前碰撞仿真用

2、有限元模型,探討了提高計(jì)算效率的多種方法并應(yīng)用于模型的建立中.按照國家碰撞法規(guī)規(guī)定的碰撞條件進(jìn)行了整車碰撞仿真和實(shí)車碰撞試驗(yàn),碰撞試驗(yàn)的車身變形結(jié)果與各點(diǎn)的加速度時間歷程結(jié)果與仿真結(jié)果比較一致,證明了這個整車有限元模型的正確性.在此基礎(chǔ)上,進(jìn)行了汽車與剛性墻斜角碰撞仿真、汽車與可變形壁障偏置碰撞仿真、兩車對撞仿真、兩車斜角碰撞仿真和兩車偏置對撞的仿真,通過上述仿真結(jié)果的數(shù)值分析,發(fā)現(xiàn)了這些碰撞形式對車身結(jié)構(gòu)耐撞性影響的特點(diǎn)和對乘員安全性

3、的特殊要求,可用于車輛設(shè)計(jì)和改進(jìn)時指導(dǎo)車輛綜合碰撞安全性的提高.3、研究了各影響因素對車身零件碰撞吸能能力的影響大小和零件吸能與板料厚度的關(guān)系.該文利用正交試驗(yàn)法中的極差分析法,進(jìn)行了車身零件碰撞吸能能力與零件鋼板厚度、材料的屈服強(qiáng)度、破壞強(qiáng)度和破壞應(yīng)變等參數(shù)的靈敏度分析,發(fā)現(xiàn)零件的吸能能力對于鋼板厚度和材料屈服應(yīng)力的變化比較敏感,最敏感因素為板厚變化.在此基礎(chǔ)上,研究了零件的碰撞吸能能力與鋼板板厚的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)可以將一些車身零件碰撞吸能

4、能力與板厚的關(guān)系表達(dá)為二次函數(shù)關(guān)系;在對精度要求不高的情況下,將零件吸能與板厚的用線性關(guān)系表達(dá)也是可行的,可用來估算不同鋼板厚度下零件的碰撞吸能能力.4、研究了高強(qiáng)度鋼板板料厚度的選擇方法,提出了利用高強(qiáng)度鋼板實(shí)現(xiàn)車身輕量化的具體措施.該文對應(yīng)于不同的承載情況,在保證車身零件強(qiáng)度和碰撞吸能能力不減弱的前提下,對通過將零件材料由低碳鋼板替換為高強(qiáng)度鋼板而獲得的板料減薄量進(jìn)行了力學(xué)分析,得到了板料減薄量的計(jì)算公式并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證.此公式對于

5、汽車前面碰撞、側(cè)面碰撞和追尾碰撞等工況都是適用的.根據(jù)分析結(jié)果,分別以保險杠、前縱梁以及翼子板和前輪罩組合結(jié)構(gòu)對剛性墻的碰撞為例,通過有限元仿真驗(yàn)證了前面得到的鋼板減薄量的計(jì)算方法的有效性.按照該文中提出的鋼板減薄量的計(jì)算方法,對車身中一些主要吸能零件進(jìn)行了材料替換后保證吸能性的減薄分析,并進(jìn)行了碰撞仿真,仿真結(jié)果表明車身重量減輕而車身耐撞性沒有減弱.5、對GMT復(fù)合材料的碰撞性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,提出了利用GMT復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)車身輕量化的

6、具體措施.GMT復(fù)合材料是極有前途的一類新興的車用輕量化材料.該文利用Hopkinson分離式壓桿技術(shù),對30﹪玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯型GMT復(fù)合材料的碰撞性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,研究了其在不同應(yīng)變率下的力學(xué)特性.該文研究了在保證車身零件強(qiáng)度的前提下通過從低碳鋼到GMT的材料替換實(shí)現(xiàn)車身輕量化的方法,提出了GMT零件板料厚度的計(jì)算公式.該文根據(jù)材料試驗(yàn)的數(shù)據(jù),進(jìn)行了GMT復(fù)合材料車身件的碰撞分析,研究了其碰撞特性和對車身輕量化的作用,發(fā)現(xiàn)將部分