车身保险杠碰撞仿真分析及轻量化研究.pdf

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同济大学机械工程学院硕士学位论文车身保险杠碰撞仿真分析及轻量化研究姓名：

肖丽芳申请学位级别：

硕士专业：

机械制造及其自动化指导教师：

刘海江20090301摘要摘要本研究以国家高技术研究发展计划课题“可重构白车身制造生产线规划智能化平台关键技术中的轻量化车身研究项目为背景，对国内某车型前保险杠进行了安全性和轻量化研究。

汽车在低速行驶发生碰撞时，保险杠通过自身的变形吸收碰撞能量，撞后能自动恢复，以保证车身其它零部件及乘员的安全；在高速碰撞中，保险杠迅速的将碰撞力合理的分散给整个车身，以保证乘员的安全。

因此，研究保险杠的碰撞吸能特性，探讨保险杠系统的改进设计，对于汽车安全设计具有重要意义。

同时，为了实现节能和环保，降低世界能源消耗和缓解环境压力，面向轻量化的保险杠优化设计已成为汽车产业发展中一项关键性研究课题。

本研究在阐述了国内外汽车碰撞被动安全性的研究方法、研究概况、评价标准以及保险杠碰撞研究概况和相关法规标准的基础上，根据FMVSS581保险杠碰撞法规，建立了摆锤对保险杠低速碰撞的有限元模型，对国内某车型前保险杠进行了4kmh正面碰撞和25kmh角度碰撞仿真分析，获得了两种不同碰撞过程中的保险杠变形、最大加速度、结构等效应力和等效塑性应变、吸能等参数，并对保险杠碰撞性能进行了评价。

在此基础上，本研究从材料和结构两方面对保险杠进行了轻量化研究。

采用两种轻量化材料7075铝合金和高强度SMC（玻璃钢）替代原保险杠材料，通过对不同材料保险杠的低速碰撞性能分析，表明高强度SMC材料的保险杠轻量化效果较好。

接下来以轻量化为目的，进一步对高强度SMC材料保险杠在结构上进行了优化。

计算表明，优化后的新型保险杠在满足FMVSS581碰撞法规的前提下，实现了减重29。

关键词g保险杠，碰撞仿真，轻量化，优化，LSDYNAAbstractABSTRACTBasedonthelightweightingcarbodyresearchfromtheprojectofintelligentplatformkeytechnologyofreconstructiveBIWproductlineplanning,whichissupportedbyagrantfromtheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina，safetyandlightweightingofthefrontbumperofadomesticcarisstudiedInalowvelocitycrash，bumperCanprotectpassengersbyabsorbingmostoftheimpactenergythroughitsowndistortion,andgettingbacktoitsoriginalshapeaftertheceaseInahighvelocitycrashbumperCandispersecollisionforetothewholecafbodyefficientlyandimmediatelytoprotectthepassengersSo，studyingthebehaviorofthebumperinacrash，improvingthestructureofthebumpersystemisfullofmeaninginthecarsafetyfieldMeanwhile，inordertoreducetheconsumingofworldenergyandbringlesspressuretotheenvironment，researchofbumperoptimizationandlightweightinghasbecomeakeytaskintheautomotiveindustryOnthebasisofsystematicsummarizationontheresearchmethodologies，generalaspectsandassessmentcriterionofthecarcrashpassivesafety,andrelatedlawsofthebumper,lowspeedimpactofadomesticCarbumperisresearchedinthispaperAfterestablishingthependulum-bumperFEAmodel，4kmhLongitudinalimpactand25kmhcomerimpactsimulationaretakentothebumperaccordingtoFMVSS581bumperstandardThenthecrashbehaviorisappraisedbyanalyzingthedistortion,maximumacceleration,structurestressandeffectiveplasticstrain,andenergyabsorbingofthebumperOnthebasisofthesimulation，bumperlightweightingfrommaterialandstructurealterationisstudiedFirst，materialoftheoriginalbumperpartsissubstitutedbytwotypesoflightweightingmaterialrespectivelyThetwokindsoflightweightingmaterialare7075aluminiumalloyandhighstrengthSMC，andthelaterisconsideredbetterforlightweightingaftercomparisonamongthecrashbehaviorsofbumpersofdifferentmaterialsThenstructureofthehighstrengthSMCbumperisoptimizedforthepurposeoflightweightingTheoptimizednewbumpersatisfiestherequirementsofbumperlowspeedimpactstandard，andtheweightAbstractdecreasedby29percentKeyWords：

Bumper,Impactsimulation，Lightweighting,Optimization，LSDYNA学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：

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穗丽孑知。

7年?

月8日第l章绪论11课题研究背景和意义第1章绪论从全世界的统计数字来看，每年因道路交通事故而死亡的人数己达70多万人，伤1000多万人。

在汽车发展的110多年的进程中，全球死于道路交通事故者已达三千多万人。

最近几年我国的汽车保有量上升比较快，交通事故呈上升趋势，死亡事故每年均在递增。

我们的交通事故死亡人数一直居世界第一。

我国每年超过十万人的死亡数字，对比我国的汽车保