發(fā)布時間：2020-11-21 03:15

　　 車輛撞擊行人時,前保險杠系統(tǒng)最先與行人腿部接觸,對小腿造成的傷害有時會伴隨人的一生;同時,低速碰撞時,為減少后部車體的損壞,保險杠要具有良好的耐撞性;但是行人小腿保護性能與低速耐撞性之間又有矛盾。因此,兼顧低速碰撞和行人小腿保護來研究前保險杠系統(tǒng)性能具有非常重要的意義。本文以某乘用車前保險杠系統(tǒng)為研究對象,通過低速碰撞分析和行人小腿碰撞分析發(fā)現(xiàn)此保險杠系統(tǒng)對行人小腿的傷害過大,不滿足EEVC法規(guī)要求;針對此問題采用多目標確定性優(yōu)化設計方法,在使該車型前保險杠系統(tǒng)具有良好的低速碰撞性的同時,提高其行人小腿保護性能。首先分析保險杠表皮的表面剛度特性及模態(tài)特性。對前保險杠表面剛度進行有限元仿真和實驗測試,通過對比5個加載點變形量的實驗值和仿真值來驗證仿真模型的準確性,且表面剛度特性滿足企業(yè)技術規(guī)范;對前保險杠表皮進行數(shù)值模態(tài)分析,結果表明一階固有頻率大于30 Hz,滿足要求,可進一步分析保險杠碰撞安全性。其次分析保險杠系統(tǒng)的低速耐撞性和行人小腿保護性能。對前保險杠橫梁低速正面碰撞工況進行實驗和仿真分析,碰撞器加速度仿真曲線與實驗曲線大體一致,驗證了前保險杠橫梁低速碰撞有限元模型的有效性;低速耐撞性分析結果表明,碰撞器侵入量和橫梁變形量都滿足要求,保險杠系統(tǒng)在低速碰撞時吸收了大約一半的能量,具有良好的低速耐撞性;在小腿碰撞區(qū)域選擇5個碰撞點來分析行人小腿保護性能,結果表明Y400碰撞點處的脛骨加速度不滿足EEVC法規(guī)要求。最后采用多目標確定性優(yōu)化設計方法對前保險杠系統(tǒng)的綜合性能進行優(yōu)化。靈敏度分析確定蒙皮厚度、上格柵厚度、橫梁厚度和橫梁高度這4個參數(shù)為優(yōu)化變量;優(yōu)化結果表明,Y400碰撞點脛骨加速度減少了47.71%,膝關節(jié)彎曲角度和剪切位移分別減少了62.59%和23.08%,保險杠的行人小腿保護性能有較大提高;并且總吸能峰值幾乎沒變,優(yōu)化后保險杠仍然保持著良好的低速耐撞性;另外保險杠質量減少了27.57%,實現(xiàn)了輕量化目標;再對優(yōu)化結果進行6Sigma可靠性分析,結果滿足設計要求。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U463.326
【部分圖文】：

華南理工大學碩士學位論文 0zIm (2-24f)式中，K 是罰因子。2.1.4 接觸碰撞的數(shù)值算法汽車碰撞必然會有接觸，在此過程中，碰撞接觸力會隨著結構變形和時間的改變而變化。在仿真中運用最多的是對稱罰函數(shù)法來處理接觸問題，本文也采用的這種方法，其原理是：首先比較可能發(fā)生接觸的兩個主從表面，判斷從節(jié)點是否穿透主面，若否則判斷下一個從節(jié)點，若穿透對該從節(jié)點施加一個力，將其拉到主面上而避免穿透主面，此力即為罰函數(shù)值，可由F K 來求解，可以看作在從節(jié)點與主面之間放一法向彈簧；如圖 2-2 所示。

第二章 前保險杠碰撞性能研究基本理論表 2-1 各國保險杠低速碰撞法規(guī)要求（續(xù)）ECE R42 FMVSS 581 CFVSS 215 （歐盟） （美國） （加拿大） — — — 除保險杠外，其余部分正常工作除保險杠外，其余部分正常工作汽車的一般功能不受影響錘碰撞是用碰撞器沖擊靜止的車輛，碰撞器結構尺面保持垂直，撞擊中心保持水平且離地高度達44

如無質量焊接、一般焊接、共節(jié)點、節(jié)點耦合等[44]。為了建模和計算的方杠表皮各部件之間的連接均用 rbe2 單元來實現(xiàn)，仿真中沒有考慮失效的情外還要設置約束，保險杠表皮與車身的連接處均設置約束，采用 spc 單點6 個方向自由度。保險杠表面剛度分析保險杠塑料表皮作為前保系統(tǒng)中重要的零件，在設計過程中要考慮其剛度性變形的能力[45]。根據(jù)企業(yè)相關技術規(guī)范，要對前保險杠進行表面剛度分時變形量 6mm。 3-2 所示在前保表面 Point1、Point2、Point5 加載50N的力，加載面積為m的圓，在加載點測量加載時產(chǎn)品的變形量；格柵區(qū)域 Point6、Point7 加載載面積為 10mm的圓，在加載點測量加載時產(chǎn)品的變形量。
【參考文獻】

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2 洪金濤;陳桂均;;某商用車前保險杠模態(tài)分析及結構改進[J];輕型汽車技術;2014年Z2期

3 李凡;吳光強;郭建波;;基于耐撞性的多學科近似模型預測精度研究[J];汽車科技;2014年02期

4 張正禮;;幾種鋁合金材料動態(tài)力學性能測試[J];中國民航大學學報;2014年01期

5 魏顯坤;楊晶晶;米林;;鋁合金保險杠準靜態(tài)壓潰仿真與試驗[J];重慶理工大學學報(自然科學);2013年08期

6 張勇;徐西鵬;楊永柏;張成;;基于不確定性準則的薄壁管耐撞可靠性設計[J];中國機械工程;2012年21期

7 高偉釗;莫旭輝;付銳;孫光永;鐘志華;;基于Kriging的泡沫填充錐形薄壁結構耐撞性6σ穩(wěn)健性優(yōu)化設計[J];固體力學學報;2012年04期

8 羅建國;徐明欣;;某工程車輛駕駛室側向極限承載力的分析[J];汽車工程;2012年06期

9 樓京俊;朱石堅;唐斯密;;在彈性體有限元的M-R模型中材料參數(shù)的逆向推算[J];噪聲與振動控制;2012年01期

10 林輝;陳吉清;謝然;;汽車車身結構剛度與模態(tài)分析及結構改進方法研究[J];現(xiàn)代制造工程;2011年06期

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5 岳凱;車門內飾板靜壓測試及仿真分析[D];華南理工大學;2017年

6 舒健威;汽車保險杠行人保護與低速碰撞性能研究與改進[D];廣西大學;2016年

7 程勝明;乘用車排氣消聲器的設計與性能分析[D];華南理工大學;2016年

8 余傳輝;兼顧行人下肢保護與低速碰撞的保險杠吸能器研究[D];湖南大學;2015年

9 蔣苗苗;某乘用車排氣系統(tǒng)振動性能優(yōu)化設計[D];華南理工大學;2015年

10 宋佳;基于低速碰撞和行人保護的汽車保險杠性能優(yōu)化研究[D];合肥工業(yè)大學;2015年

本文編號：2892435