变厚度复合材料汽车防撞梁优化设计研究

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1、学校代号：学号：密级：10532S11021079公开湖南大学硕士学位论文变厚度复合材料汽车防撞梁优化设计研究昱咂丝刍及亟称：杨旭静教授迨窒握童日期：2014年4月12日论文答辩日期：2014年5月29日簦鲎委员会主席：尹韶辉教授ResearchonoptimizationdesignofcompositeautomotivebumperbeamwithvariablethicknessZHANGZhenmingB．E．(ShandongAgriculturalUniversity)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheR

2、equirementsforthedegreeofMasterofSciencelnMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorYANGXujingMay,2014㈣9Ⅲ9Ⅲ4删5㈣0舢6川2肿Y湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了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。对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明

3、的法律后果由本人承担。作者签名：日期：7力l中年6月(乡日学位论文版权使用授权书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。本人授权湖南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1、保密口，在一年解密后适用本授权书。2、不保密冈。(请在以上相应方框内打“√")作者签名：导师签名：日期：7一口I中年占月争日日期：7巾I中年5月争日变厚度复合材料汽车防撞梁优化设计研究摘要汽车车身轻量化和耐撞性的研究

4、，对于汽车产业的可持续性发展有着重大意义。复合材料在汽车车身结构上的应用是实现汽车轻量化的一个有效途径，随着复合材料性能的提高，其应用也将越来越广泛。本研究基于我国GBl7354．1998保险杠低速碰撞法规，将碳纤维／环氧树脂复合材料应用于汽车防撞梁上进行了如下研究：首先，论文按照我国GBl7354．1998保险杠碰撞安全法规的要求，建立两种材料的汽车防撞梁的低速碰撞有限元模型。在角度及正面两种低速碰撞工况中，分别从材料失效、碰撞器侵入量、吸能盒截面力、前保险杠系统的吸能及比吸能等性能指标方面对两种材料的防撞梁的耐撞性能进行对比分析。其次，论文根据层合板复合材料的结构特点和

5、汽车防撞梁在两种碰撞工况中的受力及变形特点，提出一种变厚度设计方法，即在防撞梁结构中分区设计不同的厚度。将防撞梁截面厚度及加厚区域长度作为设计变量，通过采集试验点构建关于吸能盒截面力、防撞梁质量的Kriging代理模型，利用NSGA．II算法对该代理模型进行多目标优化求解。最后，论文在变厚度优化设计流程中将实际交通事故中所有可能发生的碰撞工况全部考虑进去。将各种碰撞工况发生的概率转化成优化目标的加权系数，通过这些加权系数将各碰撞工况的截面力及比吸能统一为单一量，即加权截面力和加权比吸能，然后分别构建这两个加权目标值的Kriging代理模型，采用遗传算法对代理模型进行寻优求解

6、。研究结果表明，变厚度设计能够使防撞梁的质量合理布置，使其在角度和正面两种低速碰撞工况中耐撞性能同时得到提高。在变厚度设计的基础上考虑多工况的优化设计，可以进一步提高耐撞性能，使优化结果更具有实际意义。关键词：轻量化；多目标优化；多工况；复合材料；防撞梁；变厚度II硕士学位论文AbstractTheresearchofautomotivebodycrashworthinessandlightweighthasagreatsignificanceforautomotiveindustry．Itisaneffectivewayforthelightweightdesignofa

7、utomotivewiththeapplicationofthecompositeintheautomotivebumperbeam．Withtheimprovementoftheperformanceofcomposite，itwillbeappliedmorebroadly．BasedontherequirementsofregulationGB17354-1998，theauthordidtheresearchontheapplicationofcarbonfiber／epoxycompositeinthea