轎車側(cè)面柱碰撞的耐撞性優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、汽車側(cè)面碰撞包括車對車和車對障礙物兩種碰撞形式,它是造成乘員重傷和死亡的主要交通事故形態(tài)。在車輛交通事故中,車輛與柱狀物的側(cè)面碰撞作為一種特殊的側(cè)面碰撞形式,往往能導(dǎo)致乘員的嚴重傷害,因此有必要對側(cè)面柱碰撞進行研究。要提高轎車在側(cè)面柱碰撞中的耐撞性能,車身側(cè)圍作為重要的側(cè)面結(jié)構(gòu),是承受側(cè)面碰撞力的主要部件。其侵入量、侵入速度和變形模式對乘員的損傷有著直接的關(guān)系。因此理想的車輛側(cè)圍匹配,在一定程度上能夠有效地降低側(cè)面柱碰撞中乘員的損傷。<

2、br>　　 針對車輛側(cè)面柱碰撞,本文采用了代理模型理論與之相應(yīng)的優(yōu)化方法,結(jié)合現(xiàn)有的碰撞仿真分析軟件,提出了針對汽車碰撞安全性的優(yōu)化方法和優(yōu)化流程。通過控制車體的加速度和B柱在乘員正常坐姿胸部同高度處的腰線位置侵入量,以達到在側(cè)面柱碰撞中對乘員胸部保護的側(cè)面結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計的目標值。
　　 本文首先基于碰撞仿真基本理論和人體損傷機理分析了實際碰撞中車輛動力學響應(yīng)和乘員響應(yīng)特性。然后按照歐洲側(cè)面柱碰撞法規(guī),構(gòu)建了車輛側(cè)面柱碰撞仿真

3、模型并進行有效性驗證,同時對其側(cè)面柱碰撞結(jié)構(gòu)安全性能進行了簡要的評價。在此基礎(chǔ)上進行了結(jié)構(gòu)改進,對改進前后的整車動態(tài)響應(yīng)、系統(tǒng)能量響應(yīng)、側(cè)圍結(jié)構(gòu)變形特性和侵入量等方面進行了深入的對比分析,進一步揭示側(cè)面柱碰撞的碰撞特性。
　　 在改進的車型基礎(chǔ)上,采用正交試驗設(shè)計方法和綜合平衡法,以車體加速度峰值和B柱最大侵入量為評價指標,以車身側(cè)圍部件的材料為設(shè)計變量,使用靈敏度分析評估各部件材料對目標值的顯著度,利用綜合平衡分析進行了最優(yōu)方

4、案的選擇。接著在拉丁超立方實驗設(shè)計基礎(chǔ)上構(gòu)建了整車Kriging近似模型,最后利用多目標遺傳算法對部件的厚度參數(shù)進行了剛度的優(yōu)化匹配。
　　 研究結(jié)果表明:針對成熟的車身結(jié)構(gòu),欲提高其側(cè)面柱碰撞結(jié)構(gòu)安全性能,最有效的方法是在保證不影響其部件原有功能的情況下合理進行相關(guān)匹配;利用近似模型代替有限元模型進行柱碰撞車身耐撞性分析和優(yōu)化是可行有效的,同時提高了計算效率和降低了生產(chǎn)成本;通過對側(cè)圍各組成部件的材料匹配和厚度優(yōu)化可以控制加速