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基于CAE分析的某轿车地板梁系的侧面抗撞性改进

作　者: 张东放
导　师: 张君媛；刘燕霞
学　校: 吉林大学
专　业: 车辆工程
关键词: 侧面碰撞安全性地板梁架有限元法
分类号: U467.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着轿车普遍进入家庭和人们生活水平的提高,消费者关注的焦点已经不仅仅停留在车辆使用的经济性上,安全性更高的轿车日益为人们所推崇。本文在这样的背景下,通过总结天津一汽近年着力研发的一款换代车型(TFC-H1)在产品开发阶段针对车身结构安全性提高所做的一些工作,探索了地板梁架结构对车身侧面碰撞安全性的影响。本文首先介绍了我国所制定的侧面碰撞法规的主要内容与评价指标,其中包括碰撞形式、试验假人、伤害指标和可移动壁障等内容,并就以上几个方面与国外几种影响力较大的侧面碰撞法规做了比较分析。之后,文中介绍了天津一汽某品牌原型车的地板梁系结构及其主要特征,并详细叙述了该型车的实车侧面碰撞试验过程与结果,藉此确定了其结构的薄弱部位,为改进设计提供了依据。通过分析现代轿车常用的提高车身抗撞性的结构设计方法,并参考天津一汽某成熟车型的车身结构,针对原型车地板薄弱点提出了地板梁架结构改进方案,主要工作包括以下几个方面:改进前地板左右边梁其断面结构,并更换材料,提高强度;将前地板下加强梁改为贯通式,与后地板1号横梁连接,构成有效的碰撞能量传递路径;重新设计了中央通道处几个加强板的结构,并合理分块;前地板横梁作为侧面碰撞中的重要受力部件,其对侧面碰撞的结果影响颇大,对其结构进行了强化;加强了地板座椅下部结构,防止由于地板强度不足所引起座椅较大角度的扭转;增加后地板纵梁内板,并加强后地板1号横梁结构。随后,本文借助CAE工具对改进车型(TFC-H1)进行了侧面碰撞模拟试验,通过分析模拟试验结果,又提出了两套改进意见,并探讨了地板梁系的框架设计、B柱的强化设计对提高车身侧面抗撞性的影响。通过进一步的修改,新车型的侧面碰撞安全性比原型车有了较大幅度的提高。文章最后对新车型进行了实车碰撞试验,试验结果验证了上述改进方案的有效性。

全文目录

内容提要  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外对汽车侧面碰撞的研究概况  9-11
    1.2.1 我国对汽车侧面碰撞的研究概况  9
    1.2.2 国外对汽车侧面碰撞的研究概况  9-11
  1.3 汽车侧面碰撞的研究方法  11-13
    1.3.1 试验研究  11-12
    1.3.2 计算机仿真研究  12
    1.3.3 计算机仿真与试验方法对比  12-13
  1.4 车身结构设计发展概况  13-14
  1.5 本课题的研究背景  14
  1.6 本文的主要内容  14-15
第二章汽车侧面碰撞法规的研究  15-26
  2.1 概述  15
  2.2 我国侧碰标准主要内容及评价指标  15-18
    2.2.1 碰撞形式  16
    2.2.2 碰撞试验假人  16
    2.2.3 假人的伤害指标  16-18
    2.2.4 可移动变形壁障  18
    2.2.5 座椅调整的附加规定  18
  2.3 我国侧碰标准与国外同类标准的区别  18-22
    2.3.1 碰撞形式不同  18-20
    2.3.2 碰撞速度不同  20
    2.3.3 可移动变形壁障不同  20-21
    2.3.4 假人类型、安放位置及评价指标不同  21-22
  2.4 更为严格的汽车安全性评价指标  22-23
    2.4.1 新车评价程序NCAP  22-23
    2.4.2 丰田的GOA评价标准  23
  2.5 本章小结  23-26
第三章原型车结构及其侧面碰撞试验  26-34
  3.1 原型车地板结构  26-27
  3.2 原型车实车侧面碰撞试验  27-33
    3.2.1 试验的前期准备  27-32
    3.2.2 试验过程  32
    3.2.3 试验结果  32
    3.2.4 试验结果分析  32-33
  3.3 本章小结  33-34
第四章地板梁系结构分析及改进  34-44
  4.1 现代防碰撞车身结构研究  34-36
    4.1.1 提高乘员区结构刚性  34-35
    4.1.2 分散侧面的撞击力  35
    4.1.3 强化地板梁系  35
    4.1.4 增加车门内防撞梁  35-36
    4.1.5 车身内饰件的设计  36
    4.1.6 提高座椅强度  36
  4.2 原型车地板薄弱点分析  36-37
  4.3 地板梁架结构改进  37-41
    4.3.1 地板左/右边梁结构改进  37-38
    4.3.2 前地板下加强梁结构改进  38-39
    4.3.3 前地板中央通道加强件结构改进  39
    4.3.4 前地板横梁的改进  39-40
    4.3.5 增加前地板座椅下加强梁  40
    4.3.6 后地板1 号横梁改进  40-41
    4.3.7 前座椅安装位置的调整  41
  4.4 本章小结  41-44
第五章整车侧面碰撞CAE分析与试验验证  44-58
  5.1 CAD模型建立  44-45
  5.2 整车有限元模型的建立  45-49
    5.2.1 有限元网格划分  45-47
    5.2.2 网格单元质量检查  47-48
    5.2.3 初始和边界条件设定  48-49
  5.3 仿真结果分析  49-53
    5.3.1 仿真结果  49-52
    5.3.2 结果讨论  52-53
  5.4 实车碰撞试验  53-56
    5.4.1 实车碰撞试验概述  53-54
    5.4.2 实车碰撞试验结果  54-56
  5.5 结构改进前、后的主要碰撞数据对比  56
  5.6 本章小结  56-58
第六章结论与展望  58-60
  6.1 结论  58
  6.2 展望  58-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
摘要  64-66
Abstract  66-67

基于CAE分析的某轿车地板梁系的侧面抗撞性改进

内容摘要

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