基于单帽型薄壁梁压溃变形理论的前纵梁耐撞性设计

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1、学校代号10532学号S1502W0184分类号U461.91密级公开工程硕士学位论文基于单帽型薄壁梁压溃变形理论的前纵梁耐撞性设计学位申请人姓名杜展鹏培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称胡朝辉副研究员高晖高级工程师学科专业车辆工程研究方向汽车被动安全性设计论文提交日期2018年04月20日学校代号：10532学号：S1502W0184密级：公开湖南大学工程硕士学位论文基于单帽型薄壁梁压溃变形理论的前纵梁耐撞性设计学位申请人姓名：杜展鹏导师姓名及职称：胡朝辉副研究员高晖高级工程师培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交日期：

2、2018年04月20日论文答辩日期：2018年05月20日答辩委员会主席：冯凯教授CrashworthinessDesignofFrontLongitudinalBeamBasedontheCrushingDeformationTheoryofThin-WalledStructureswithTop-hatSectionbyDUZhanpengB.E.(ZhengzhouUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMast

3、erofEngineeringinVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateresearcherHuZhaohuiSeniorEngineerGaoHuiApril,2018湖南大学学位论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所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已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，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到

4、本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日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门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以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、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□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日Ⅰ基于单帽型薄壁梁压溃变形理论的前纵梁耐撞性设计摘要快速发展的汽

5、车行业在改善人类生活的同时也带来了诸如交通事故、环境污染、能源危机等严重的社会问题。汽车碰撞安全由于直接关系到乘员及行人的生命安全而得到全社会的广泛关注。前纵梁是整车碰撞工况中最重要的吸能部件和传力结构，特别是在正面高速碰撞工况下，前纵梁的吸能能力和变形模式决定了整车碰撞加速度响应的好坏以及乘员舱侵入量的大小。随着整车碰撞安全性法规的日趋严格，解决前纵梁的耐撞性设计问题成为新的研究热点。单帽型薄壁梁作为汽车车身的重要吸能结构，由于其具有强度高、吸能效果好、质量轻等特点而在汽车碰撞安全方面得到广泛应用。在汽车的碰撞事故中，车身薄壁梁结构受力复杂

6、，表现出较为复杂的压溃变形形式。其中，弯曲压溃和轴向压溃是薄壁梁压溃变形中的两种典型变形形式。因此，分析单帽型薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃的变形机理，建立相应吸能理论预测模型，探究其合理变形次序和稳定变形条件则成为前纵梁耐撞性设计的理论基础。本文的研究工作主要体现在：（1）以Kecman薄壁梁弯曲压溃理论和Wierzbicki超折叠单元理论为基础，建立一种改进的单帽型薄壁梁准静态弯曲压溃和轴向压溃理论模型，并推导相应的吸能公式。通过将单帽型薄壁梁结构分解为基本帽型单元和平板单元，使得改进的理论模型能够适用于求解同材同厚、同材异厚、异材同厚、异材异

7、厚的单帽型薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃吸能的理论预测。并通过试验和仿真相结合的手段验证了理论预测模型的准确性和通用性。（2）分析薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃的屈服准则，建立单帽型薄壁梁简化模型，并以其为研究对象，利用有限元仿真和理论分析相结合的手段探究单帽型薄壁梁在弯压联合工况作用下发生弯曲压溃和轴向压溃的条件。（3）建立典型变截面单帽型薄壁梁有限元模型，利用有限元仿真手段探究不同变截面倾角和过度面圆角半径对变截面单帽型薄壁梁抗弯能力的影响规律以及薄壁梁翻边宽度、截面宽度、截面高度等截面参数对薄壁梁变形稳定性的影响规律，最终得出薄壁梁发生合理变形次序

8、以及稳定压溃变形时各结构参数合理设计范围。（4）基于第四章研究成果建立单帽型前纵梁初始简化模型，分析其初始碰II硕士学位论文撞性能；建前纵梁代理模型，建立多目标优化