發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 03:15

　　 車(chē)輛撞擊行人時(shí),前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)最先與行人腿部接觸,對(duì)小腿造成的傷害有時(shí)會(huì)伴隨人的一生;同時(shí),低速碰撞時(shí),為減少后部車(chē)體的損壞,保險(xiǎn)杠要具有良好的耐撞性;但是行人小腿保護(hù)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(hù)來(lái)研究前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)性能具有非常重要的意義。本文以某乘用車(chē)前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)為研究對(duì)象,通過(guò)低速碰撞分析和行人小腿碰撞分析發(fā)現(xiàn)此保險(xiǎn)杠系統(tǒng)對(duì)行人小腿的傷害過(guò)大,不滿足EEVC法規(guī)要求;針對(duì)此問(wèn)題采用多目標(biāo)確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,在使該車(chē)型前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)具有良好的低速碰撞性的同時(shí),提高其行人小腿保護(hù)性能。首先分析保險(xiǎn)杠表皮的表面剛度特性及模態(tài)特性。對(duì)前保險(xiǎn)杠表面剛度進(jìn)行有限元仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)試,通過(guò)對(duì)比5個(gè)加載點(diǎn)變形量的實(shí)驗(yàn)值和仿真值來(lái)驗(yàn)證仿真模型的準(zhǔn)確性,且表面剛度特性滿足企業(yè)技術(shù)規(guī)范;對(duì)前保險(xiǎn)杠表皮進(jìn)行數(shù)值模態(tài)分析,結(jié)果表明一階固有頻率大于30 Hz,滿足要求,可進(jìn)一步分析保險(xiǎn)杠碰撞安全性。其次分析保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的低速耐撞性和行人小腿保護(hù)性能。對(duì)前保險(xiǎn)杠橫梁低速正面碰撞工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和仿真分析,碰撞器加速度仿真曲線與實(shí)驗(yàn)曲線大體一致,驗(yàn)證了前保險(xiǎn)杠橫梁低速碰撞有限元模型的有效性;低速耐撞性分析結(jié)果表明,碰撞器侵入量和橫梁變形量都滿足要求,保險(xiǎn)杠系統(tǒng)在低速碰撞時(shí)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(gè)碰撞點(diǎn)來(lái)分析行人小腿保護(hù)性能,結(jié)果表明Y400碰撞點(diǎn)處的脛骨加速度不滿足EEVC法規(guī)要求。最后采用多目標(biāo)確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的綜合性能進(jìn)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(gè)參數(shù)為優(yōu)化變量;優(yōu)化結(jié)果表明,Y400碰撞點(diǎn)脛骨加速度減少了47.71%,膝關(guān)節(jié)彎曲角度和剪切位移分別減少了62.59%和23.08%,保險(xiǎn)杠的行人小腿保護(hù)性能有較大提高;并且總吸能峰值幾乎沒(méi)變,優(yōu)化后保險(xiǎn)杠仍然保持著良好的低速耐撞性;另外保險(xiǎn)杠質(zhì)量減少了27.57%,實(shí)現(xiàn)了輕量化目標(biāo);再對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行6Sigma可靠性分析,結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：U463.326
【部分圖文】：

華南理工大學(xué)碩士學(xué)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(chē)碰撞必然會(huì)有接觸，在此過(guò)程中，碰撞接觸力會(huì)隨著結(jié)構(gòu)變形和時(shí)間的改變而變化。在仿真中運(yùn)用最多的是對(duì)稱罰函數(shù)法來(lái)處理接觸問(wèn)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(gè)主從表面，判斷從節(jié)點(diǎn)是否穿透主面，若否則判斷下一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，若穿透對(duì)該從節(jié)點(diǎn)施加一個(gè)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(lái)求解，可以看作在從節(jié)點(diǎn)與主面之間放一法向彈簧；如圖 2-2 所示。

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

如無(wú)質(zhì)量焊接、一般焊接、共節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)耦合等[44]。為了建模和計(jì)算的方杠表皮各部件之間的連接均用 rbe2 單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，仿真中沒(méi)有考慮失效的情外還要設(shè)置約束，保險(xiǎn)杠表皮與車(chē)身的連接處均設(shè)置約束，采用 spc 單點(diǎn)6 個(gè)方向自由度。保險(xiǎn)杠表面剛度分析保險(xiǎn)杠塑料表皮作為前保系統(tǒng)中重要的零件，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮其剛度性變形的能力[45]。根據(jù)企業(yè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，要對(duì)前保險(xiǎn)杠進(jìn)行表面剛度分時(shí)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(diǎn)測(cè)量加載時(shí)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(diǎn)測(cè)量加載時(shí)產(chǎn)品的變形量。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2892435