轎車前縱梁耐撞性仿真和結構優(yōu)化的研究.pdf

1、前縱梁是汽車前碰撞中的主要吸能部件,其吸能特性和變形模式決定著碰撞過程中車身加速度響應和力的傳遞路徑,對汽車結構耐撞性有顯著影響。計算機仿真分析是結構耐撞性研究的重要方法,提高碰撞仿真分析水平對于準確、高效地進行結構耐撞性分析和優(yōu)化有著十分重要的意義。
　　 本文旨在研究前縱梁碰撞仿真分析中的關鍵技術和影響因素,并探討基于產品質量工程的穩(wěn)健優(yōu)化設計方法在前縱梁耐撞性分析中的應用。
　　 首先,本文應用LS-DYNA有限元

2、分析軟件建立了一種焊點模型,用殼單元模擬母材,用單個實體單元模擬焊核和熱影響區(qū);并將該焊點模型和現(xiàn)有的梁單元焊點模型應用到前縱梁臺車碰撞的有限元算例中,通過相應的試驗對其進行對比驗證。然后以應用實體單元焊點模型的算例作為基礎模型,研究了材料應變率效應對前縱梁碰撞仿真結果的影響。此外,本文還對影響碰撞仿真結果的其他因素如單元尺寸、焊點尺度、板材沖壓成形效應和接觸摩擦進行了研究。最后本文將試驗設計、響應表面法和蒙特卡羅模擬技術相結合,構造了

3、基于產品質量工程的6σ穩(wěn)健性優(yōu)化設計方法,對該前縱梁的耐撞性進行了優(yōu)化設計。
　　 研究結果表明:本文的實體單元焊點模型不需要細化母材網格,建模方式簡便,較現(xiàn)有的梁單元焊點模型有更高的模擬精度。材料應變率效應對前縱梁碰撞仿真結果有顯著影響,而靜態(tài)和動態(tài)的材料拉伸試驗表明:不同材料對應變率效應的敏感程度不同,材料愈軟,其應變率效應愈明顯。單元尺寸、焊點尺度、板材沖壓成形效應和接觸摩擦都對前縱梁碰撞仿真結果有影響;前縱梁板材單元尺寸

4、并不是越小越好,而應該根據(jù)部件的截面尺寸和厚度來確定最佳單元尺寸,對于本文的前縱梁,單元尺寸為5×5 mm時的模擬效果最好;車身結構上的焊點尺度不能設置相同的數(shù)值,而應根據(jù)板材不同的材料和厚度來設定不同的值;碰撞仿真中應考慮板材沖壓成形效應才能夠更準確地反映前縱梁的耐撞性;部件和剛性墻之間、部件和部件之間以及部件自身的接觸摩擦會影響碰撞仿真的結果,在模擬計算中要通過設定合適的接觸摩擦系數(shù)來準確地反映接觸摩擦的影響?；诋a品質量工程的穩(wěn)健