薄壁梁拼焊板与泡沫填充材料耐撞性能研究

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1、学校代号10532学号S12021028分类号U461.91密级公开硕士学位论文薄壁梁拼焊板与泡沫填充材料耐撞性能研究学位申请人姓名王国强培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称陈涛讲师学科专业机械工程研究方向汽车被动安全论文提交日期2015年5月25日学校代号：10532学号：S12021028密级：公开湖南大学硕士学位论文薄壁梁拼焊板与泡沫填充材料耐撞性能研究学位申请人姓名：王国强导师姓名及职称：陈涛讲师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2015年5月25日论文答辩日期：2015年6月02日答辩委员会主席：龚金科教授StudyOnCrashworthin

2、essofThin-WalledBeamswithTailoredWeldedBlanksandFoam-FilledMaterialsByWANGGuoqiangB.E.(HunanUniversity)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinAutomotiveEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorLecturerCHENTaoMay,2015湖南大学学位论

3、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巧取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个。人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。：曰期作者签名：年ｙ月呼曰吏＿項非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口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将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检

4、索，可Ｗ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□，在年解密后适用本授权书。２、不保密囚。＂＂（请在１＾上相应方框内打心）：作者签名；７棘曰期：年ｒ£Ｂ＾＾导师签名；曰期：年£曰尸＞＾基于耐撞性仿真的拼焊板方框梁碰撞研究摘要随着社会的发展，汽车逐渐成为人们出行的最重要交通工具。汽车产量与保有量急剧增加带来愈发严重的安全问题。因此，汽车安全性能标准也需随之提高。而提高汽车安全性能的一个重要途径是增强汽车前舱变形区域的吸能性能。汽车前舱的重要吸能结构——前纵梁是提高前舱吸能性能的关键。前纵梁通常采用薄壁梁结构，薄

5、壁梁结构由于可产生高度压溃的变形模式而具有优良的吸能性能。同时因其质量轻、价格低而被广泛使用，本文主要研究薄壁梁结构的耐撞性能。首先，在薄壁梁耐撞性能研究过程中，评价指标之间经常出现部分性能指标相互矛盾导致对薄壁梁综合性能的优劣较难判断。本文在薄壁梁拼焊板多工况耐撞性能研究中发现，无法通过直观判断来评定各设计参数下试件在多工况下的性能排名。因而，本文引入了一种新型评价方法即COPRAS评价方法，结合性能矩阵，根据各评价指标的重要性对其进行权重比定量分析，最终对拼焊板的耐撞性能进行综合评价。结果表明，该评价方法能够高效、客观地评价各设计变量下试样的综合耐撞性能，具有很高的工程应用价值。

6、其次，建立台车碰撞有限元仿真模型，并以高速动态下的拼焊板碰撞试验验证了该模型的精度。针对薄壁梁拼焊板，研究其在不同材料牌号、板料厚度下的耐撞性能，并同时考察正面碰撞与斜面碰撞两种工况，结合COPRAS评价方法评价其综合耐撞性能。研究结果表明，采用合理的材料牌号与板料厚度的拼焊板组合形式能够显著提高薄壁梁的综合耐撞性能。最后，研究泡沫金属填充材料对薄壁梁耐撞性能的影响。结合径向基代理模型以及多目标优化算法，以薄壁梁截面尺寸、板料厚度以及泡沫金属密度为设计参数，得出纯轴向以及几种斜碰角度下的以SEA(比吸能)和PCF(碰撞力峰值)为优化目标的Pareto前沿。研究结果表明，采用泡沫金属填

7、充材料能够提高薄壁梁的耐撞性能，其中在特定碰撞角度下相对非填充结构具有明显优势。本文以提高薄壁梁耐撞性能为出发点，分别结合拼焊板技术以及泡沫金属填充结构对薄壁梁耐撞性能进行了研究。通过本文的研究得到了利用拼焊板技术和添加泡沫金属填充材料来提高薄壁梁耐撞性能的方法和研究思路。具有较高的指导意义和一定的工程应用价值。关键词：拼焊板；耐撞性能；薄壁梁；COPRAS评价方法；多工况；泡沫铝；多目标优化硕士学位论文AbstractWiththedevelopment