基于动力改造的轿车车身结构改制方法研究

摘要

随着节约能源和改善环境呼声的日益高涨，汽车界正在不断研发采用新能源和新动力形式的节能环保车。本文以国家863重大专项为依托，进行了动力改造车车身改制方法研究。 首先在以往燃料电池车研制基础上进行了其下车身拓扑优化计算，得到了满足刚强度条件下燃料电池下车身结构的厚度分布，为今后动力改造车的开发提供了参考。 针对下车身改制的“PS3000”燃料电池车，计算了其模态和静态刚强度特性，并将动静态特性同传统车进行比较。在进行结构厚度优化前计算了主要板件厚度对模态、刚度和强度的灵敏度，为结构优化时设计变量的选取提供有价值的信息，提高了优化效率。主要部件板厚优化的结果使总质量略有增大的同时，各个工况的刚强度得到进一步满足。 建立了动力改造车有限元碰撞模型，进行了改制车正面碰撞安全性计算，分析了各项安全指标的满足情况。 初步探讨了动力改造车应用镁合金车身的可行性。 最后，总结了全文，并对今后研究方向进行了展望。 关键词：拓扑优化，动静态特性，结构灵敏度，板厚优化，碰撞安全性，镁合金车身

目录

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第1章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2国内外研究现状和发展动态

1.3本文研究思路和内容

第2章动力改造轿车下车身拓扑优化分析

2.1拓扑优化技术发展现状

2.2拓扑优化方法简介和步骤

2.2.1准备工作

2.2.2拓扑优化

2.2.3结果的后处理

2.3动力改造轿车下车身拓扑优化

2.3.1分析模型建立

2.3.2分析前处理

2.3.3结构拓扑优化及求解

2.3.4结果分析

2.3.5结论

第3章动力改造轿车有限元计算分析

3.1有限元分析模型的建立

3.1.1有限元模型简化处理

3.1.2建立超越PS3000车身结构有限元模型

3.1.3有限元计算工况的选择及相应约束的处理

3.1.4有限元计算模型载荷的处理

3.2低阶模态的计算分析

3.3实际工况刚度计算分析

3.3.1实际弯曲工况刚度分析

3.3.2实际弯扭组合工况刚度分析

3.4实际工况强度计算分析

3.4.1实际弯曲工况强度分析

3.4.2实际弯扭组合工况强度分析

3.5试验工况刚度分析

3.5.1试验工况弯曲刚度分析

3.5.2试验工况扭转刚度分析

3.6本章小节

第4章动力改造轿车结构优化及改进

4.1概述

4.2模态和静态特性对改制件板厚的灵敏度分析

4.2.1主要部件板厚对模态的灵敏度分析

4.2.2主要部件板厚对刚度的灵敏度分析

4.2.3主要部件板厚对强度的灵敏度分析

4.3改制件板厚优化

4.3.1弯曲工况板厚优化

4.3.2弯扭组合工况板厚优化

4.3.3板厚优化结果

4.3.4板厚优化后的计算分析

4.4本章小结

第5章动力改造轿车碰撞安全性分析

5.1概述

5.2碰撞模型的建立

5.2.1整车模型的建立

5.2.2乘员及约束系统的建立

5.3碰撞结果分析

5.3.1车辆变形、B柱减速度模拟结果分析

5.3.2乘员伤害指标模拟结果分析

5.4本章小结

第6章镁合金车身虚拟开发

6.1镁合金概述

6.1.1镁合金的属性和特点

6.1.2汽车工业使用镁合金的现状和预测

6.1.3镁合金在车身上的应用

6.2动力改装车镁合金车身模态和刚度分析

6.2.1镁合金车身模型建立

6.2.2模态分析

6.2.3试验工况刚度分析

6.3镁合金车身板厚优化

6.3.1板厚优化变量设置

6.3.2板厚优化结果

6.4板厚优化后计算分析

6.4.1试验弯曲工况

6.4.2试验弯扭组合工况

6.4.3低阶模态计算

6.5本章小结

第7章全文总结和展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果