汽车防撞梁碰撞问题的数值模拟分析_精品文档Word下载.docx
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中国矿业大学
本科生毕业论文
姓名：
学号：
学院：
力学与建筑工程学院
专业：
工
论文题目：
汽车防撞梁碰撞问题的数值模拟分析
指导教师：
职称：
讲师
二○一三年六月徐州
中国矿业大学毕业论文任务书
学院力学与建筑工程学院专业年级学生姓名
任务下达日期：
2013年1月7日
毕业论文日期：
2013年2月25日至2013年6月16日
毕业论文题目：
毕业论文专题题目：
毕业论文主要内容和要求：
1.通过图书馆及网络查阅和整理汽车防撞梁分析相关文献资料，了解国能外研究现状及研究方法。
2.根据查阅的文献内容，建立符合实际的汽车防撞梁模型。
3.掌握ANSYS/LS-DYNA软件的使用，并对建立的模型进行合理网格划分、材料设定及加载。
4.考虑不同设计方案下防撞梁的防冲击特性，比较各个参数变化对碰撞的影响，得出相关规律。
5.根据对防撞梁壁厚、截面形状等参数的分析，制定优化方案，按照中国新车评价规程（C-NCAP）的要求，进行分析，得出相关结论。
6.翻译1篇与课题相关的近三年内发表的英文文献，字数3000左右。
院长签字：
指导教师签字：
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；
②独立解决实际问题的能力；
③研究内容的理论依据和技术方法；
④取得的主要成果及创新点；
⑤工作态度及工作量；
⑥总体评价及建议成绩；
⑦存在问题；
⑧是否同意答辩等）：
成绩：
指导教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书
评阅教师评语（①选题的意义；
②基础理论及基本技能的掌握；
③综合运用所学知识解决实际问题的能力；
③工作量的大小；
⑤写作的规范程度；
评阅教师签字：
年 月 日
年 月 日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩
答辩情况
提出问题
回答问题
正确
基本
有一般性错误
有原则性错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年月日
学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
摘要
汽车防撞梁是发生碰撞时起到主要缓冲作用的构件。
主要由防撞横梁和低速吸能盒两个部分构成，影响缓冲效果的因素有：
吸能盒和防撞梁的截面、厚度、截面大小、长度等。
通过调整上述这些参数可以得到缓冲性能最好的防撞梁结构。
本文使用数值模拟的方法，分别对防撞梁和低速吸能盒的参数取不同值进行正面的碰撞模拟，提取最终的加速度变化曲线和能量变化曲线进行对比。
加速度相对小而吸收能量相对多的组合即为最优组合。
由于整个过程中可变的参数很多，不可能将所有的组合都进行分析。
所以首先进行单个参数的变化分析，从单个参数变化中得出规律，然后根据规律组合出相对较优的防撞梁结构并进行验证。
通过上述的分析过程中最终得到研究结果大致为，低速吸能盒主要是通过薄壁梁的轴向溃缩吸能。
防撞梁是通过材料发生失稳弯曲后的塑性变形来吸收能量。
防撞梁和吸能盒的各个参数之间存在着耦合现象。
通过单独参数变化来寻找规律，然后再根据规律进行组合参数的方法，能够较为高效准确的得出整体优化结果。
关键字：
防撞梁；
汽车碰撞；
数值模拟；
优化；
ABSTRACT
Vehiclecrashbeamisacollisionplayamajorroleincushioningmember.Mainlybylow-speedanticollisionbeamsandenergy-absorbingboxesoftwoparts,theimpactcushioningeffectoffactors:
energyabsorptioncrosssectionofboxandbumperbeams,thickness,cross-sectionalsize,lengthandsoon.Byadjustingtheseparameterscangetthebestperformancecushioninganticollisionbeamstructure.Thisarticleusesthenumericalsimulationmethod,respectively,lowenergyabsorbingboxandanticollisionbeamparametersfordifferentvaluesofthefrontcrashsimulationtoextractthefinalaccelerationcurveandtheenergycurveforcomparison.Accelerationisrelativelysmallandrelativelylargenumberofcombinationsofabsorbedenergyistheoptimalcombination.
Sincethewholeprocessalotofvariableparameters,itisimpossibletoanalyzeallcombinations.Sofirstofallbeasingleparameterchangeanalysis,derivedfromasingleparameterchangelaws,andlawsofcombinationofarelativelybetterundertheanticollisionbeamandverified.
Throughtheaboveanalysisprocessisroughlythefinalresultsofthisstudy,lowenergyabsorbingboxismainlythroughthethin-walledboxbeamaxialenergyabsorbingcrumple.anticollisionbeaminstabilityoccursthroughthematerialafterbendingdeformationtoabsorbenergy.Energyabsorbinganticollisionbeamsandboxcouplingexistsbetweenthevariousparametersphenomenon.Throughseparateparameterstofindthelaw,thenunderthelawofcombinedparametersapproachcanbemoreefficientandaccurateresultsoveralloptimizationresults.
Keywords:
anticollisionbeam;
VehicleCrash;
numericalsimulation;
optimization;
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究汽车碰撞的背景和意义 1
1.2 数值模拟计算的意义 1
1.3 目前的碰撞标准 2
1.3.1 国内碰撞检测标准 2
1.3.2 国外碰撞标准 2
1.4 碰撞试验对比 2
1.5 新车碰撞测试标准（NCAP） 3
1.5.1 欧洲的新车评价规程（Euro-NCAP） 3
1.5.2 中国新车评价规程（C-NCAP） 4
1.6 碰撞试验的评分标准 5
1.6.1 C-NCAP评分 5
1.7 目前的汽车防撞梁研究现状 5
1.7.1 目前防撞梁的研究 5
1.7.2 汽车缓冲盒的研究现状 6
1.7.3 评价指标 7
1.8 本文主要研究内容 7
第二章 防撞梁撞击变形基本理论分析 8
2.1 弹塑性变形理论 8
2.1.1 金属材料拉伸时的力学性能 8
2.1.2 弹塑性模型的简化 9
2.1.3 材料的强化模型 9
2.2 用于碰撞过程的基本定理[23] 11
2.2.1 冲量定理 11
2.2.2 冲量矩定理 11
2.3 汽车防撞梁变形过程中的能量分析 12
2.3.1 能量的转化 12
2.3.2 汽车吸能装置的基本要求 13
2.4 薄壁构件变形理论 13
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