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GMT材料在轿车轻量化设计中的应用

作　者: 赵勇
导　师: 沈利冰；胡敏
学　校: 上海交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: GMT 轻量化缓冲梁有限元分析
分类号: U465
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 184次
引　用: 2次
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内容摘要

汽车的轻量化设计直接影响到车辆的安全性和燃油经济性。目前,轿车轻量化新材料的应用已经成为国内外研究的热点。本文研究GMT材料在汽车轻量化的应用方法,并以轿车保险杠缓冲梁和后备胎支架零件的新材料替换方案为实际应用案例进行了验证。所提出的新材料设计方案已在汽车企业生产中得到实际应用。论文具体研究了GMT新材料的材料性能、成型工艺及其在汽车零部件制造过程中的控制方法。论证了GMT新材料应用于后备胎支架的可行性,研究分析了从材料到模具成型过程的零部件加工工艺,最终将GMT材料应用于实际生产中。同时研究了保险杠缓冲梁采用GMT新材料代替传统金属材料的可行性,利用有限元分析方法分析材料替换后的整车碰撞安全性,最终验证了新方案能够满足碰撞安全法规要求。本文主要研究工作体现在以下几个方面:(1)研究分析了GMT新材料的材料特性和原材料的生产方法。并对GMT材料应用于零部件生产的工艺过程进行研究,对烘温工序和模压工序的控制和需要注意的工艺问题进行系统的研究分析。为GMT材料成功地应用于后备胎支架设计和保险杠缓冲梁设计提供了基础。(2)研究了GMT新材料在后备胎支架种的应用可行性,并对后备胎支架设计中所采用的GMT材料的种类,零件生产过程中所采用的烘温工艺和模压工艺的控制进行了系统分析。(3)对有限元方法的碰撞安全分析进行了阐述,建立了保险杠缓冲梁的有限元模型。并对采用GMT材料代替传统金属材料前后缓冲梁的碰撞安全性按照碰撞法规ECE R42和RCAR的要求进行了有限元仿真模拟,最终验证了GMT材料在保险杠缓冲梁设计中的可行性。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-20
  1.1 研究背景与意义  11-12
    1.1.1 背景和意义  11-12
    1.1.2 课题来源  12
  1.2 新材料在汽车轻量化中的国内外应用情况  12-16
    1.2.1 轻量化是节能环保需求,是汽车发展的趋势  12-13
    1.2.2 新材料的应用现状  13-16
  1.3 轻量化材料的研究现状  16-17
  1.4 本文主要研究内容  17-20
第二章汽车轻量化技术研究  20-32
  2.1 优化车身结构的轻量化方法  20-22
  2.2 轻质材料替换的轻量化方法  22-25
  2.3 GMT 材料在车身轻量化中的应用  25-31
    2.3.1 GMT 材料介绍  25-27
    2.3.2 GMT 原材料板材的制造过程和类型  27-30
    2.3.3 GMT 材料零部件的成型工艺  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 GMT 材料在车身轻量化中的工艺可行性  32-45
  3.1 GMT 板材的选择和摆放方式  32-34
    3.1.1 板材的选择  32
    3.1.2 板材的尺寸和摆放方式  32-34
  3.2 工艺分析及关键参数控制  34-41
    3.2.1 工艺分析  34
    3.2.2 关键工艺参数控制  34-41
  3.3 GMT 材料后备胎支架的工艺实现  41-44
    3.3.1 材料分析  41-42
    3.3.2 工艺分析  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 GMT 材料在车身轻量化中的性能研究  45-59
  4.1 GMT 材料保险杠缓冲梁的性能要求  45-47
  4.2 碰撞仿真方法和有限元理论  47-51
    4.2.1 有限元法的分析过程  48-49
    4.2.2 CAE 建模的影响参数分析  49-51
  4.3 保险杠缓冲梁建模碰撞仿真及结果分析  51-58
    4.3.1 初始和边界条件设定  52-53
    4.3.2 仿真结果分析  53-58
  4.4 本章小结  58-59
第五章总结和展望  59-61
  5.1 全文总结  59-60
  5.2 全文展望  60-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  64

GMT材料在轿车轻量化设计中的应用

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