基于耐撞性仿真的轿车车身轻量化研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于耐撞性仿真的轿车车身轻量化研究姓名：葛龙申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：林忠钦;朱平2003.1.1基于耐撞性仿真的轿车车身轻量化研究摘要近年来世界汽车保有量与日俱增正以越来越大的影响力改变着人们的工作与生活但随之而来的能源短缺环境污染等一系列问题也日益突出减轻汽车质量降低燃油消耗和减少排放污染的任务就显得尤为迫切节能成为汽车工业发展的核心问题汽车每减重10%油耗可降低8%-10%车身作为汽车的重要组成部分其质量占汽车总质量的30%-40%因此车身的轻量化对于整车的轻量化起着举足轻重的作用本文以某型新开发的乘用车为对象从选取铝合金和高强度钢板材料来实

2、现车身轻量化的目标出发基于汽车车身结构的耐撞性数值仿真采用显式有限元理论建立整车有限元模型对汽车车身零部件进行轻量化研究首先根据汽车车身结构轻量化研究的特点系统分析了用于轻量化的各种材料并针对有限元数值分析方法的有限元基本理论及若干关键技术问题进行了论述以某型新开发的乘用车为对象建立整车有限元模型并按照汽车正面碰撞乘员保护的设计规则(CMVDR294)进行了整车对正面固定刚性墙的48.3km/h碰撞性能仿真与试验结果进行了比较验证了有限元模型的正确性在此基础之上分别采用铝合金材料与高强度钢板材料对车身零部件进行轻量化研究在采用铝合金材料进行车身轻量化的研究方面分析了不同铝合金系列的特点选

3、择2017-T4型号的铝合金材料用于车身的轻量化研究采用两种不同的轻量化方案分别对车身39个主要零部件和车身11个零部件选用该材料从整车变形汽车与刚性墙的碰撞力运动的速度加速度主要零部件的吸能各个角度分析比较得出可行的轻量化方案在采用高强度钢板材料进行轻量化的研究方面减少车身零部件厚度通过碰撞模拟分析对关键的数据进行评价从整车变形汽车与刚性墙的碰撞力运动的速度加速度主要零部件的吸能各个角度分析比较验证可行的轻量化方案上述研究表明采用铝合金材料与高强度钢板材料均可以实现车身的轻量化铝合金材料的轻量化效果更好采用高强度钢板进行车身的轻量化尽管减重的效果相比铝合金有一定差距但是根据高强度钢板生

4、产成本较低加工工艺成熟的特点采用高强度钢板具有一定的优势关键词轻量化耐撞性有限元方法数值仿真车身STUDYONLIGHTWEIGHTOFAUTO-BODYBASEDONCRASHWORTHINESSSIMULATIONABSTRACTInrecentyears,thetotalproductionvolumeofautomotivesintheworldhasbeencreasingsteadilyandautomotiveshaveaffectedpeople’severydaylifemoreandmore.Atthesametime,aseriesofproblemssuchase

5、nergyshortage,environmentalpollution,havealsocomeout.Thetasktolightweightautomotive,decreasefueloilconsumptionandreducepollutionofdischargegasisurgentandenergy-savinghasbeenthecoreforthedevelopmentofautomotiveindustry.Fueloilconsumptioncanbereduced8%-10%ifthetotalautomotiveweightcanbereduced10%.A

6、uto-bodyistheoneimportantpartofautomotiveanditsmassisupto30-40%ofthetotalautomass.Sothelightweightofauto-bodyisveryimportantforautomotivelightweight.Lightweightisstudiedfromtheaspectofmaterials,includingaluminumalloyandhighstrengthsteel.Withthenewstylepassengercarastheprototype,thefullfiniteeleme

7、ntmodelisbuilt,theexplicitfiniteelementmethodisusedandthenthelightweightstudyisconductedbasedonthecrashworthinesssimulation.First,accordingtolightweightfeaturesofauto-bodystructure,allkindsofmaterialsusedforlightweight