汽车耐撞性数字仿真及其优化

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1、CategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：50100802304Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyDigitalSimulationAndOptimizationOfCarCrashworthinessPostgraduate:TanHaowenSupervisor：Prof.LeiGangSpecialty:MechanicalDesignandTheoryResearchDirectio

2、n:AutomobileModerndesigntheoryandmethodTrainingUnit:ComputerAidedMechanicalThesisDeadline:April10,2013OralDefenseDate:May31,2013重庆理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律

3、后果。作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于（请在以下相应方框内打“√”）：1.保密□，在年解密后适用本授权书。2.不保密□。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日III摘要近年来随着汽车保有量的增加，交通事故也愈加频繁，人们越来越重视汽车碰撞

4、安全性能，汽车耐撞性设计作为汽车被动安全的重要组成部分，越来越受到企业的重视。深入对汽车耐撞性的研究，有利于提高汽车行业整体的碰撞安全性能。本文针对某款国产轿车进行了有限元碰撞分析，并对其进行耐撞性的优化设计，最终提高了其碰撞安全性能，具体内容如下。（1）按照企业网格划分标准，利用有限元软件Hypermesh对整车进行网格划分，并且基于法规建立了整车正面碰撞有限元模型，运用显式动力分析软件LS-DYNA，对其进行仿真分析，得到了碰撞结果。（2）重点分析了汽车主要吸能部件在碰撞中的变形，针对其变形特点，对汽车前防撞梁及纵梁进行局部加强

5、，仿真结果表明，汽车B柱加速峰值与原结构保持一致，并没有因结构加强而大幅上升，并且前围板侵入量也有所下降，达到了改进的目的。（3）通过从正碰模型结果中提取节点信息，建立了可替代整车碰撞模型的子模型，该子模型包括左侧吸能盒、部分前防撞梁以及左侧纵梁。通过与原车模型对比，验证了子模型建立的准确性。（4）基于延长碰撞吸能区域的思想和波纹管的吸能特性，设计出了双层波纹管样式的吸能盒结构，该结构由外层大波纹管和内层小波纹管两部分组成。外层波纹管与内层波纹管相比，厚度较厚、材料强度较强。将吸能盒结构代入到子模型中，利用自适应响应面优化算法对大、

6、小波纹管的厚度进行优化设计，得到了最终设计的大、小波纹管的最优厚度。（5）将设计的吸能盒带入到整车进行仿真实验，得到了实验结果。与原吸能盒结构相比，设计出的吸能盒结构吸收能量比原结构提高了14.2%，整车B柱下端加速度峰值下降了21.7%，汽车前围板最大侵入量减少了7mm，验证了新型吸能盒结构的可行性。同时通过最优解子模型与整车模型对比来看子模型吸能盒的变形和吸能都比较吻合，更进一步说明了运用子模型方法设计吸能盒是一种切实可靠的设计方法。同时，通过整车正面40%碰撞的仿真对比可知，在非纵向压溃变形的情况下，新吸能盒吸能与原车保持一致

7、，进一步说明了新吸能盒结构吸能的可靠性。整体来看，通过结构局部加强和吸能盒结构设计，整车B柱下端加速度峰值由55g下降到44.2g，前围板侵入量由142mm下降到115mm，说明了本文设计方I重庆理工大学硕士学位论文法的正确性，同时也为汽车设计提供了一个设计思路。关键词：正面碰撞；有限元；吸能盒；优化设计IIAbstractAbstractInrecentyears,trafficaccidentsaremorefrequentwithamountofautomobileincrease.Peoplepaymoreandmoreat

8、tentiontotheresearchofvehiclecrashworthiness.Designingforcarcrashworthinessastheimportantcomponentofvehiclepassivesaf