轿车侧面碰撞模型简化及轻量化设计

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1、轿车侧面碰撞模型简化及轻量化设计重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：王林指导教师：龙思远教授兼职导师：范体强高级工程师学位类别：工程硕士（车辆工程领域）重庆大学汽车工程学院二O一五年十一月ModelSimplificationofCarSideImpactandLightweightDesignAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByWangLinSupervisedbyProf.LongSiyuanPlur

2、alisticSupervisedbyFanTiqiangSpecialty：ME(VehicleEngineeringField)CollegeofAutomotiveEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaNovember,2015中文摘要摘要近年来，随着当前社会对汽车安全性能和节能环保越来越多地重视，在确保汽车刚度、安全性能的前提下，最大限度地减小汽车部件的质量已成为汽车工业的一个热点研究课题。由于汽车乘员舱侧面车身强度相对于其他区域较弱，侧碰易对乘员造成较大的伤害，因此研究汽车侧面碰撞安全性能及轻量化

3、设计具有很强的现实意义和工程应用价值。本文在对汽车轻量化设计和耐撞性分析做大量文献研究的基础上，阐述了当今汽车工业常用的几种轻量化设计方法，同时介绍了国内外汽车耐撞性的研究现状。然后建立了Toyota凯美瑞车型的侧碰简化模型，并使用Hyperworks、LS-dyna、OptiStruct等相关软件及正交试验方法，系统进行了整车正面碰撞、侧面碰撞、白车身刚度模拟仿真分析，最终在满足汽车结构安全性能的条件下给出了两种设计方案，获得了较好的减重效果。论文研究结论如下：①通过对比某款轿车CAE模型正面碰撞仿真结果与实车正面碰撞试验，验证了整车有限元模型的可靠性；②在整车

4、侧面碰撞有限元模型的基础上，建立两种不同边界约束下的侧碰简化模型——base1为半约束，base2为全约束。对两种简化模型进行厚度灵敏度分析，确定了base1半约束简化模型更具有效性和准确性。③轻量化方案一：对简化模型进行正交设计并通过权重优化方法得到合理的材料分配方案，结合整车侧碰模拟结果和经验，对分配方案进行适当改进，得到新的优化方案，并对其进行整车侧碰和白车身刚度模拟，通过与原始模型仿真结果对比，验证了方案一在满足汽车结构安全性能的条件下实现优化部件减重17.3%。④轻量化方案二：使用热冲压激光拼焊技术，对方案一B柱加强板进行改进，通过仿真分析，验证其在满足

5、汽车结构安全性能的条件下，实现优化部件减重25.6%。关键词：侧面碰撞，简化模型，结构安全性能，轻量化设计I英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofmodernsociety,automobilesafetyperformance,energyconservationandenvironmentalprotectionaremoreandmoreattentioninrecentyears.Onthepremiseofensuringcarstiffnessandsafety,minimizingthequalityofthecarpart

6、shasbecomeahotresearchtopicintheautomobileindustry.Becausethepassengercompartmentisarelativelyweakzoneinthevehiclesideimpact.,passengersmayeasilysufferfromsevereinjuries.Sotheresearchofsafetyperformanceandlightweightinthevehiclesideimpacthasstrongpracticalsignificanceandengineeringapp

7、lication.Basedonalargenumberofliteratureresearchaboutautomotivelightweightandcrashworthiness,thispaperelaboratesseveraldesignmethodsofautomotivelightweight,whichiscommonlyusedintheautomotiveindustry.Anditalsointroducesthecurrentresearchstatusofvehiclecrashworthiness.Bymeansofestablish

8、ingth