基于正面碰撞安全性的电动汽车前舱结构优化设计

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1、学校代号10532学号S1502W0223分类号U461.91密级公开工程硕士学位论文基于正面碰撞安全性的电动汽车前舱结构优化设计学位申请人姓名甘茂鹏培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称张维刚教授、刘林峰高级工程师学科专业车辆工程研究方向汽车碰撞安全论文提交日期2018年4月23日学校代号：10532学号：S1502W0223密级：公开湖南大学工程硕士学位论文基于正面碰撞安全性的电动汽车前舱结构优化设计学位申请人姓名：甘茂鹏导师姓名及职称：张维刚教授、刘林峰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：2018年4月23日论文答辩日期：2018年5月23日答辩委员

2、会主席：程军圣教授OptimumdesignoffrontcabinstructureofelectricvehiclebasedonfrontalcrashsafetybyGANMaopengB.E.(NanchangUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHANGWeigang

3、SeniorEngineerLIULinfengMay,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

4、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基于正面碰撞安全性的电动汽车前舱结构优化设计摘要面对全球石油能源短缺，汽车排放大量的尾气严重污染环境的现状，电动汽车以其清洁和使用可再生能源的优势成为当今汽车发展的一个重要方向。由于目前电动汽车研发成本高、周期长等特点，现在大部分企业都是在原有的汽车结构的基础上进行改装或者改制，这将破坏汽车结构的整体性，也将对整车安全性带来隐患。因此，对纯电动汽车结构进行碰撞安全性设

5、计是一项非常值得研究的课题。针对上述问题，本文以国内某款纯电动汽车为研究对象进行前舱结构耐撞性优化设计。构建整车100%正面碰撞和40%偏置碰撞有限元模型，并对模型进行有效性验证。对仿真结果进行分析，以前舱整体压溃变形情况、主要吸能部件的能量吸收情况、车体加速度响应以及前舱结构对前围板的入侵量等耐撞性指标进行研究，获得汽车前舱耐撞性设计的方向和原则。针对汽车前舱结构在正面碰撞工况中耐撞性能不佳，采用动态拓扑优化方法对其整体结构进行动态拓扑优化。根据动态拓扑优化结果中前舱结构材料分布形式，提取前纵梁的拓扑优化构型，并对前纵梁进行几何尺寸优化，同时结合薄壁梁的压溃理论对前纵梁进行工程设计。然后以

6、前纵梁结构为基础，依次对前舱中的其他部件进行工程设计。最后重新建立整车100%正面碰撞和正面40%偏置碰撞有限元模型，对前舱优化结构进行耐撞性检验，验证该方法的可行性。仿真结果表明:在整车100%正面碰撞过程中，前舱有效吸能空间被更加充分地利用。前纵梁吸收碰撞能量由优化前的13285J提高到优化后的16867.1J，提高了30%，整个前纵梁的吸能效果较优化前有了较大的提升。整车碰撞加速度峰值降低，同时加速度峰值时刻延后，整个碰撞持续过程增加，提高了整车耐撞性能。在整车40%偏置碰撞过程中，整个汽车前舱的压溃变形较优化之前有较大的改善。优化后的保险杠横梁的变形量明显减小，前纵梁的压溃变形量增加

7、。前围板的最大变形处的变形量由优化前的336mm减小为291mm，减小了45mm，减小了对乘员舱的侵入量，降低了对车内乘员生命安全的威胁。关键词：正面碰撞；耐撞性拓扑优化；仿真分析；电动汽车II工程硕士学位论文AbstractFacingtheshortageofglobalpetroleumenergyandtheseriouspollutionofautomobileexhaust,theelectric