发动机橡胶悬置衬套冲击试验及模拟研究

摘要

安全、节能和环保已成为汽车未来发展的三大主题。随着学术界、工程界对计算机辅助工程（CAE）相关算法、理论和软件的研究逐步深入，汽车安全技术，特别是被动安全技术领域的发展越来越快，同时对CAE模型的精度要求越来越高。汽车部件模型的建立与细化，是碰撞仿真有效性及可信度逐步提高的前提。本文的研究内容围绕整车碰撞仿真建模中的发动机橡胶悬置衬套的实体网格建模方式展开。
　　本文首先对汽车整车100％重叠率正面碰撞试验中所采集到的B柱下端加速度信号进行了分析，识别了整车碰撞试验中发动机撞墙时刻，并提取了发动机撞墙时刻的加速度波形作为发动机悬置衬套所承受的冲击环境。随后，使用自制的落锤式冲击试验机，分别按照规定冲击波形法和规定冲击速度法复现了发动机悬置的冲击波形，并以复现的波形对悬置进行了冲击试验，考察其在上述两种试验方法冲击载荷下的大变形特性。
　　其次，因规定冲击速度法进行冲击试验具有复现精度相对较高的特点，按照实体网格建模的方式，对该试验进行了仿真对标。在仿真对标中，主要采用六面体网格和四面体网格对悬置衬套中的橡胶进行网格划分，并根据Yeoh模型赋予属性，对悬置衬套上的内、外环和支架赋予结构钢的材料属性，完成建模后使用Ls-Dyna进行了仿真运算。
　　最后，将使用实体网格方式建模的前悬置模型代入到整车碰撞仿真模型中，对某乘用车正面100%重叠率碰撞进行了仿真计算，得到了其 B柱下端处的加速度历程，并对比了实车试验时和按照星形三弹簧方式对悬置建模仿真时，在相同位置取得的加速度历程。
　　本文着眼于汽车被动安全仿真精细化，建立了研究汽车发动机悬置冲击载荷下大变形特性的试验流程，探讨了发动机悬置进行实体建模的方式，验证了悬置进行实体建模后应用于汽车结构耐撞性仿真的有效性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 发动机悬置衬套冲击特性的研究方法

1.3 国内外研究现状

1.4本文主要研究内容

第2章 悬置衬套的冲击动力学特性

2.1 橡胶材料的力学模型

2.2 冲击动力学理论

2.3 悬置衬套冲击特性

2.4 本章小结

第3章 悬置衬套落锤试验机台架及测控系统设计

3.1 实际模型与理想模型的区别

3.2 落锤式冲击试验法

3.3 落锤式冲击试验机台架系统简介

3.4 冲击试验机的测控系统设计

3.5 本章小结

第4章 悬置衬套冲击试验与数据处理

4.1 悬置衬套碰撞受载环境的获取

4.2 悬置衬套的规定脉冲法冲击试验

4.3 悬置衬套的规定速度法冲击试验

4.4 试验结果分析

4.5 本章小结

第5章 悬置衬套建模与冲击特性仿真对标

5.1 悬置衬套冲击工况下的建模

5.2 悬置衬套冲击模型对标分析

5.3 整车碰撞仿真中悬置建模方法对比

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

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