轎車前縱梁耐撞性仿真和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究.pdf

1、前縱梁是汽車前碰撞中的主要吸能部件,其吸能特性和變形模式?jīng)Q定著碰撞過程中車身加速度響應(yīng)和力的傳遞路徑,對汽車結(jié)構(gòu)耐撞性有顯著影響。計算機仿真分析是結(jié)構(gòu)耐撞性研究的重要方法,提高碰撞仿真分析水平對于準確、高效地進行結(jié)構(gòu)耐撞性分析和優(yōu)化有著十分重要的意義。
　　 本文旨在研究前縱梁碰撞仿真分析中的關(guān)鍵技術(shù)和影響因素,并探討基于產(chǎn)品質(zhì)量工程的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計方法在前縱梁耐撞性分析中的應(yīng)用。
　　 首先,本文應(yīng)用LS-DYNA有限元

2、分析軟件建立了一種焊點模型,用殼單元模擬母材,用單個實體單元模擬焊核和熱影響區(qū);并將該焊點模型和現(xiàn)有的梁單元焊點模型應(yīng)用到前縱梁臺車碰撞的有限元算例中,通過相應(yīng)的試驗對其進行對比驗證。然后以應(yīng)用實體單元焊點模型的算例作為基礎(chǔ)模型,研究了材料應(yīng)變率效應(yīng)對前縱梁碰撞仿真結(jié)果的影響。此外,本文還對影響碰撞仿真結(jié)果的其他因素如單元尺寸、焊點尺度、板材沖壓成形效應(yīng)和接觸摩擦進行了研究。最后本文將試驗設(shè)計、響應(yīng)表面法和蒙特卡羅模擬技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)造了

3、基于產(chǎn)品質(zhì)量工程的6σ穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計方法,對該前縱梁的耐撞性進行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 研究結(jié)果表明:本文的實體單元焊點模型不需要細化母材網(wǎng)格,建模方式簡便,較現(xiàn)有的梁單元焊點模型有更高的模擬精度。材料應(yīng)變率效應(yīng)對前縱梁碰撞仿真結(jié)果有顯著影響,而靜態(tài)和動態(tài)的材料拉伸試驗表明:不同材料對應(yīng)變率效應(yīng)的敏感程度不同,材料愈軟,其應(yīng)變率效應(yīng)愈明顯。單元尺寸、焊點尺度、板材沖壓成形效應(yīng)和接觸摩擦都對前縱梁碰撞仿真結(jié)果有影響;前縱梁板材單元尺寸

4、并不是越小越好,而應(yīng)該根據(jù)部件的截面尺寸和厚度來確定最佳單元尺寸,對于本文的前縱梁,單元尺寸為5×5 mm時的模擬效果最好;車身結(jié)構(gòu)上的焊點尺度不能設(shè)置相同的數(shù)值,而應(yīng)根據(jù)板材不同的材料和厚度來設(shè)定不同的值;碰撞仿真中應(yīng)考慮板材沖壓成形效應(yīng)才能夠更準確地反映前縱梁的耐撞性;部件和剛性墻之間、部件和部件之間以及部件自身的接觸摩擦會影響碰撞仿真的結(jié)果,在模擬計算中要通過設(shè)定合適的接觸摩擦系數(shù)來準確地反映接觸摩擦的影響?；诋a(chǎn)品質(zhì)量工程的穩(wěn)健