基于行人頭部保護的汽車發(fā)動機罩輕量化設(shè)計方法研究.pdf

1、隨著世界汽車保有量的逐年增加，環(huán)境污染及能源短缺問題日益突出，各大汽車企業(yè)迫切需要研制生產(chǎn)出節(jié)能減排的汽車以適應(yīng)未來汽車的發(fā)展。研究表明，汽車重量每降低10％，能源消耗將減少10％，尾氣排放量降低5％～6％，因此，汽車輕量化是應(yīng)對環(huán)境及能源問題的有效途徑之一。但是，汽車輕量化不能以犧牲汽車安全性為代價，在輕量化設(shè)計過程中必須把安全性做為一項重要的指標(biāo)。車身作為汽車的重要組成部分，對整車的輕量化起著舉足輕重的作用，因此，在車身設(shè)計階段為其

2、設(shè)計合適的結(jié)構(gòu)及材料并考慮其碰撞安全性，對于提高整車性能，縮短設(shè)計周期具有重要的意義。
　　 本文以汽車發(fā)動機罩為研究目標(biāo)，對車身結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)—多目標(biāo)拓撲優(yōu)化設(shè)計做了詳細的介紹，通過提取發(fā)動機罩的彎曲、扭轉(zhuǎn)剛度及模態(tài)特性，在靜力加載工況下進行拓撲優(yōu)化設(shè)計，得到其拓撲結(jié)構(gòu)，并校核重構(gòu)模型的剛度及模態(tài)特性;針對碰撞過程中發(fā)動機罩對行人頭部的影響，以頭部損傷值作為其安全性的評價指標(biāo)，驗證拓撲設(shè)計結(jié)構(gòu)是否符合要求，對不滿足要求的

3、結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計;針對發(fā)動機罩的設(shè)計余量，以發(fā)動機罩各部件的厚度為變量，以質(zhì)量、模態(tài)及頭部損傷值為響應(yīng)，建立代理模型，求得最佳壁厚組合，使得設(shè)計的發(fā)動機罩兼顧輕量化及安全性的要求;最后探討了采用鋁合金材料的輕量化設(shè)計方法，創(chuàng)新性地提出材料拼接式的發(fā)動機罩內(nèi)板。
　　 研究結(jié)果表明:多目標(biāo)拓撲優(yōu)化設(shè)計避免了單目標(biāo)拓撲優(yōu)化最優(yōu)解不能滿足實際工程需要的問題，能夠得到合理的拓撲結(jié)構(gòu);概念設(shè)計階段考慮到行人頭部損傷問題，提高了發(fā)動機罩對行