轿车白车身前端结构正碰安全性分析与评价

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1、—————————————————————轿车白车身前端结构正碰安全性分析与评价—————————————————————FrontalCrashSafetyAnalysisandEvaluationforFrontStructureofBody-in-white作者姓名：庞佳帝专业名称：车辆工程指导教师：王登峰教授学位类别：工学硕士答辩日期：201566年月日摘要轿车白车身前端结构正碰安全性分析与评价汽车安全性是汽车工业发展的永恒主题，自汽车问世起就备受关注。现今中国汽车工业持续高速发展，截止201

2、4年末全国民用汽车保有量达到1.54亿辆，其中轿车8307万辆。越来越多的汽车带来了更多安全上的顾虑，中国近5年每年因交通事故死亡的人数都在6万人左右，国外对导致重伤和死亡的事故类型做了统计，其中正碰所占比例高达50%以上，因此提高轿车正碰安全性有着非常重要的意义。白车身作为汽车重要的组成部分之一，不仅要满足视觉上的美学需求，还应满足空气动力性、人机性能和NVH性能要求，更为主要的是要能起到抵抗撞击保护驾乘人员的作用。一直以来白车身都是汽车被动安全性研究的重点和热点。本文以某款轿车白车身为研究对象，将

3、铝合金6061材料应用到前保险杠防撞梁和吸能盒上，针对白车身的前保险杠防撞梁、吸能盒、前纵梁前段进行拓扑、尺寸优化及多目标优化，来改善白车身正碰安全性，并对优化后白车身的正碰安全性进行分析和评价，检验优化结果的有效性。本文的研究内容和结果如下：1）建立白车身正碰有限元模型，按照国家碰撞标准《乘用车正面碰撞的乘员保护》GB11551-2003规定的速度50km/h进行了100%正面刚性壁碰撞仿真分析，并设计实施与仿真相同的白车身正碰台架试验，验证白车身正面碰撞有限元模型的可信性。2）对白车身前端结构，前

4、保险杠防撞梁、吸能盒以及前纵梁前段进行拓扑和尺寸优化，根据优化结果设计新的前端结构，并构建前端结构正碰简化分析模型，以断面形状、尺寸和壁厚作为参数，以总能量增量和前端结构的压溃量为约束，以吸能比、冲击加速度峰值、刚性墙反力均方根值、吸能盒压溃量作为优化目标，用第二代非劣排序遗传算法（NSGA-II）对车身前端结构进行多目标优化设计，得到Pareto解集，从中确定出满足性能要求质量最轻的优化解。3）将优化后的前端结构连接到原白车身相应位置，仿真分析优化前后白车身正碰的变形模式、吸能比、左右侧B柱与门槛梁

5、连接处纵向冲击加速度峰值、防火墙各测点处侵入量、刚性墙反力均方根值，来评价白车身的正碰安全性，并检验前端结构优化结果的有效性。结果表明，优化后的白车身在质量不增加的同时，正碰吸能比提高I了1.55%，B柱与门槛梁连接处纵向冲击加速度峰值降低了19.77%，防火墙最大侵入量降低了32.84%，刚性墙反力均方根值降低了32.29%。白车身正面碰撞安全性得到了明显的改善。关键词：轿车，白车身，前端结构，正面碰撞安全性，拓扑优化，尺寸优化，多目标优化IIABSTRACTFrontalCrashSafetyAn

6、alysisandEvaluationforFrontStructureofBody-in-whiteAutomotivesafetyisaneternalthemeandhasattractedmuchattentionsinceitwasinvented.Nowadays,astherapidlydevelopmentofChina’sautomobileindustry,bytheendof2014nationalcivilautomotiveownershiphasreached154mill

7、ionincluding83.07millionsalooncar,whichbringmoresecurityconcerns.Inrecentfiveyears,thenumberofpeoplediedintrafficaccidentseveryyearisabout60,000inChina.Foreignmadeastatisticaboutaccidenttypesthatleadtoseriousinjuryanddeath,andfoundthatfrontalimpactaccid

8、entproportionaccountforfiftypercentabove.Thus,improvingfrontalimpactsafetyofsalooncarhasveryimportantpracticalsignificance.BIWasoneoftheimportantpartsofthecar,notonlytomeetthedemandofvisualaesthetics,shouldalsomeettherequirements