汽车正面碰撞被动安全性分析及其优化研究

摘要

目前国内汽车保有量在急剧增加，汽车极大地方便了人们的生活，使生活质量得到改善，同时交通事故也严重地威胁了人们的生命安全，为社会带来了巨额财产损失。为了更好地保护人们的生命及财产安全，对汽车碰撞安全性的研究，提高其耐撞性已成为各汽车生产商研究的重要内容。在借鉴与参考欧美等国有关汽车被动安全法规的基础上，我国于2006年7月颁布车辆安全评测体系C-NCAP，之后多次进行修订，极大地提高了国产车的安全性能。
　　本文对现有相关研究成果进行研究，介绍了汽车碰撞仿真有限元基本理论，为汽车正面碰撞仿真提供理论支持。应用HyperMesh软件完成网格划分、材料属性赋予、模型装配、刚性墙建立、接触设置、计算参数设置、K文件输出等工作，建立整车正面碰撞有限元模型。在确定计算结果具有很高的可信度后，逐步对汽车能量变化、部件吸能分布、车身速度、加速度、发动机舱变形、关键部件变形等进行分析，显示存在加速度过大，前门框及前围板变形量过大等缺陷，需要进一步优化。
　　文中为了提高整车碰撞性能，选取了对碰撞结果影响较大的8个零部件，分别以其厚度为设计变量，以右侧B柱加速度峰值为优化目标，应用拉丁超立方试验方法，选取17个样本点，应用改进响应面方法求出精度较好的二次代理模型，从而求出各部件的最佳厚度值。优化前后结果对比显示，右侧B柱加速度降低了约22.8％，前门框变形减小了约33.7%，前围板入侵量约降低了28.2%，均达到了预期目的，优化后更利于乘员安全。
　　本文对汽车正面碰撞仿真分析方法及优化方案，对提高汽车被动安全性研究具有重要的指导意义与工程应用价值。

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第一章 绪 论

1.1课题研究背景概述

1.2汽车碰撞试验仿真国内外研究现状

1.3汽车正面碰撞实验法规

1.4汽车碰撞研究方法概述

1.5本文研究的内容

第二章 汽车碰撞仿真的有限元基本理论

2.1有限元法的发展及应用概况

2.2显式非线性有限元理论

2.3时间积分及时间步长控制

2.4碰撞过程中的非线性特性

2.5沙漏控制

2.6本章小结

第三章 整车有限元模型的建立

3.1汽车有限元模型建立的一般流程

3.2几何清理

3.3网格划分

3.4材料参数确定

3.5整车正面碰撞有限元模型的装配

3.6刚性墙的建立

3.7接触的设置

3.8计算参数的设置

3.9 K文件的输出

3.10本章小结

第四章 汽车正面碰撞计算仿真结果分析

4.1整车正面碰撞仿真计算

4.2汽车正面碰撞评价指标及结构设计原则

4.3计算可信性分析

4.4部件吸收能量分布分析

4.5车身速度及加速度分析

4.6汽车发动机舱变形分析

4.7汽车关键部件变形分析

4.8本章小结

第五章 汽车正面抗撞性优化设计

5.1拉丁超立方试验设计

5.2相应面法设计简介

5.3汽车响应面法正面抗撞性优化设计

5.4优化结果分析

5.5本章小结

第六章 总结和展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果

致谢