基于轎車B柱輕量化設(shè)計的耐撞性優(yōu)化分析.pdf

1、近年來，隨著石油危機(jī)和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，輕量化成為汽車工業(yè)的一個熱點(diǎn)研究課題。研究數(shù)據(jù)表明當(dāng)汽車質(zhì)量減少10％，汽油的消耗可以相應(yīng)的降低6-8％。而汽車的車身質(zhì)量占了汽車總質(zhì)量的大約40％，所以減少車身重量是節(jié)能環(huán)保的有效方法。同時，現(xiàn)在的法規(guī)也越來越重視汽車的安全性，汽車輕量化不可以盲目地減重，應(yīng)該在確保汽車安全性能不受影響的前提下，最大限度地減小汽車部件的質(zhì)量。因此，汽車在輕量化設(shè)計時不應(yīng)該忽略其安全性。
　　 本文首先

2、對輕量化設(shè)計和耐撞性分析做了大量的文獻(xiàn)研究，闡述了當(dāng)今汽車工業(yè)常用的幾種輕量化設(shè)計方法，介紹了一種新的輕量化技術(shù)，連續(xù)變截面軋制技術(shù)，又稱為TRB(Tailor Rolled Blanks)技術(shù)。同時介紹了汽車耐撞性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。概括了汽車碰撞有限元方法，并且對幾種常用的試驗(yàn)設(shè)計方法、代理模型和優(yōu)化算法也進(jìn)行了簡單的介紹。
　　 按照中國新車評價法規(guī)要求建立起側(cè)面碰撞有限元模型，并且把實(shí)車試驗(yàn)和仿真結(jié)果做對比，驗(yàn)證了模型的可

3、靠性。接著對側(cè)面碰撞的仿真結(jié)果進(jìn)行評價和分析，根據(jù)仿真結(jié)果，選擇了汽車的車門、門檻、B柱和地板對側(cè)面碰撞結(jié)果進(jìn)行靈敏度分析，結(jié)果顯示B柱是在側(cè)面碰撞發(fā)生時對B柱的侵入量和侵入速度影響最大的部件。然后按照FMVSS216法規(guī)建立起汽車的頂壓仿真模型，也分析和評價了頂壓仿真結(jié)果，選取了A柱、B柱、C柱和頂蓋橫梁對頂壓結(jié)果進(jìn)行靈敏度分析，分析顯示B柱也是對車頂抗壓強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大的部件。因此，對B柱進(jìn)行輕量化設(shè)計的時候要考慮到其對側(cè)面碰撞耐撞性和

4、車頂抗壓強(qiáng)度的影響。
　　 將有限元數(shù)值模擬與均勻設(shè)計、Kriging代理模型方法結(jié)合，并利用遺傳算法提出了解決汽車碰撞安全性的有效優(yōu)化方法。把TRB技術(shù)應(yīng)用到B柱的輕量化設(shè)計中。以B柱的質(zhì)量最小為目標(biāo)，將B柱侵入量、侵入速度以及車頂作用力作為約束，選取B柱的5個區(qū)域的厚度作為設(shè)計變量，得到了兩種不同厚度分布的B柱結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，TRBⅠ和TRBⅡ皆滿足耐撞性，輕量化效果分別達(dá)到了36.43％和31.57％。TRBⅠ輕量化效果最