乘用车碰撞概念模型建立及其抗撞性分析

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1、———————————————————————————————————乘用车碰撞概念模型建立及其抗撞性分析———————————————————————————————————BuildingandCrashworthinessAnalysisforCrashConceptualModelofPassengerVehicle———————————————————————————————————作者姓名：李宾专业名称：固体力学指导教师：徐涛教授学位类别：工学硕士答辩日期：2015年05月31日摘要摘要乘用车碰撞概念模型建立及其抗撞性分析随着全球汽车研发水平的高速发展

2、和整体提高，增强整车安全性能，缩短产品开发周期是汽车工程师亟待解决的问题。汽车正向开发设计大致分为三个阶段，概念设计、整车精细设计、后期产品改进。概念设计是汽车设计基础并重要的阶段，好比大楼的地基，是汽车设计中的重要组成部分。汽车概念设计阶段要求确定车身的整体布局，总体尺寸，宏观上预测整车的抗撞性能。结构抗撞性是影响整车设计的关键，关乎整车设计的安全性能，其属于多学科交差的非线性问题，并且在汽车详细设计阶段进行修改的余地较小，因此在概念设计阶段寻找一种可靠的代理模型，来模拟整车的抗撞性能具有十分重要的意义。本文研究得到了吉林省科技厅（项目号：20126001）和一

3、汽集团（项目号：1332A）的资助，根据问题需求，研究一种应用于概念设计阶段的集中参数模型（LPM），使其能够实现对汽车正面碰撞抗撞性能预测和评估，并且模型能够满足汽车正面碰撞的两种变形形式，轴向压溃和塑性弯曲变形。并对此建模方法进行二次开发，实现流程自动化，最终验证了建立简化模型的准确性。本文主要研究内容包括：分析对比了国内外车身概念设计相关领域的研究现状，探讨汽车的概念设计在整车设计中的重要性。对传统LPM的建模方法和塑性铰弯曲变形机理进行研究，提出了LPM模型建模方法的改进措施，并应用于汽车概念设计阶段碰撞分析。尝试建立车身前部吸能部件4自由度的LPM模型，

4、并进行碰撞仿真分析，设计构建出LPM建模流程和软件操作方法。I吉林大学硕士学位论文对塑性铰结构的弯曲变形机理进行大量分析，结合汽车真实碰撞过程中前纵曲梁发生的塑性弯曲变形形式，应用有限元软件对此结构进行简化建模分析，提出塑性铰的简化模型，创新性的在LPM模型中引入塑性铰结构，并验证了此简化模型的准确性。针对国内某大型车企自主品牌的A平台车，设计详细的整车前处理建模准则，最终建立完整的整车详细有限元模型，提交商用的求解软件进行求解计算。并根据此车的实际结构建立了带有塑性铰结构的LPM模型，规避了传统LPM模型只能发生一个维度变形的弊端，实现了汽车碰撞过程中的轴向压溃

5、和塑性弯曲变形的同时仿真，计算结果表明，建立的LPM模型的响应能够很好的和详细有限元模型保持一致，满足概念设计要求。为了加快概念设计阶段LPM模型建立、修改、分析效率，应用TCL/TK脚本语言、ProcessManger、ProcessStudio基于Hypermesh平台对已掌握的建模方法进行二次开发，完成了集中参数化模型建模的流程自动化。其中部件的参数主要包括零部件的刚度、尺寸、质量等，最终生成支持Ls-Dyna计算格式的k文件，可直接提交计算。为了验证此建模方法的广泛适用性，应用此二次开发软件对多种车型和针对相同车型的多种工况进行仿真验证，结果表明此建模方法

6、能够满足概念设计的精度要求，可以应用于概念设计，并可指导后期的详细设计。关键词：概念设计、集中参数化模型、正面碰撞、简化模型、抗撞性能预测、塑性铰IIAbstractAbstractBuildingandCrashworthinessAnalysisforCrashConceptualModelofPassengerVehicleWiththehigh-speeddevelopmentandoverallimprovementoftheglobalautomotiveresearchanddevelopmentlevel,enhancingvehiclesafet

7、yperformanceandshorteningproductdevelopmentcycleshavebecomeaproblemfortheautomotiveengineerstosolve.Vehiclefrontaldevelopmentanddesignisbroadlydividedintothreestages:conceptualdesign,detaileddesignandthelateproductimprovement.Conceptualdesignisthebasisandanimportantstageforautomotived

8、esign