基于小偏置正面碰撞目标分解的某乘用车结构优化设计

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1、分类号：U461.91密级：UDC：621编号：201421202101河北工业大学硕士学位论文基于小偏置正面碰撞目标分解的某乘用车结构优化设计论文作者：刘千揆学生类别：全日制学科类别：工学硕士学科专业：机械工程指导教师：周志革职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringStructureOptimizationofaPassengerVehicleBasedonSmallOverlapFrontalCollision

2、TargetDecompositionAnalysisbyLiuqiankuiSupervisor:Prof.ZhouZhigeFebruary2017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存

3、、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要目前，汽车碰撞事故发生率越来越高，其中正面碰撞又是交通事故中发生率、伤亡率最高的工况。在正面碰撞中，小偏置碰撞的死亡率约占总量的四分之一。因碰撞位置在车角一侧，导致传统的缓冲吸能构件压溃率低、吸能效果差，所以造成乘员舱侵入程度大、乘员

4、伤害加重。因此研究汽车在小偏置正面碰撞工况下的抗撞性具有重大意义。汽车抗撞性优化是一个复杂的问题。论文采用目标分解的方法，以汽车的抗撞性作为全局目标，在后续的设计中始终遵循全局目标，并逐步将全局目标分解为前舱结构的目标吸能量与轴向力目标区间两个子目标，通过实现子目标达到总目标。该方法虽然会增加设计早期的工作量，但可以减少详细设计阶段的反复修改过程，能够增加成功率。论文以某乘用车为研究对象，首先进行小偏置正面碰撞有限元分析。然后从乘员舱侵入量临界值角度出发，利用黄金分割法逐步降低碰撞速度，最终得到前舱子结构的目标吸能量。最后采用改变结构厚度与结构形式的方式，调整结构

5、的轴向力，从而研究轴向力与抗撞性的关系，探究结构轴向力的目标区间。根据前舱轴向力分布区间以及结构的目标吸能量，结合常用截面薄壁梁的压溃理论完成了车身前端结构的设计。并将改进方案分别在正面全宽、正面40%偏置碰撞、小偏置正面碰撞中进行有限元仿真验证。结果表明，改进方案能够满足正面抗撞性要求。最后为实现安全、节能与环保的目标，对两种改进车型进行轻量化设计，结合拉丁超立方实验设计方法、响应面近似模型、多目标遗传算法等，在保证抗撞性的前提下进行了以轻量化为主的多目标优化，最终两多目标优化方案中设计部件的总质量分别降低9.5%与11.1%。关键字：小偏置碰撞目标分解抗撞性结

6、构设计轻量化IAbstractNowadays,vehiclecollisionaccidentoccurrenceratebecomeshigherandhigher,especiallythefrontalcollisionwhichresultsinthehighestincidenceandcasualtyrateamongallthetrafficaccidents.25%ofthesedeathsarecausedbysmalloverlapfrontalcollision.Asthecollisionshappenatthecorneroftheve

7、hicle,traditionalbufferingenergyabsorptioncomponentsshowalowcrushingrateandapoorenergyabsorptionperformance,resultinginahigherlevelofintrusionintopassengercompartmentandmoreseverepassengerinjury.Therefore,itisofgreatsignificancetostudythecrashworthinessofvehiclesunderasmalloverlapfron

8、talco