纯电动汽车正面碰撞安全性分析与优化

【摘要】：由车辆的安全性所引起的交通事故给社会带来了非常严重的经济损失,甚至每年都造成数以百万计的人在事故中失去生命。所以,汽车的碰撞安全性成了当今世界汽车工业必须着重解决的关键问题。保护乘员在交通事故中的生命与财产安全的一个重要途径是提高汽车的安全性能。而在汽车的安全性能中,汽车正面碰撞的安全性又显得尤为重要。另外,由于目前纯电动汽车、混合动力电动汽车越来越多,而这方面的虚拟或实车碰撞实验又相对较少,所以关于电动汽车的碰撞实验需求也日益增多。 当前,虚拟实验的方法已经被广泛地应用到了现代汽车设计过程中。有限元分析方法,作为一种虚拟实验的重要方法,在汽车碰撞安全性的模拟中应用得非常广泛。本文以某款纯电动汽车为例,在几何模型的基础上,建立了该电动汽车的白车身有限元模型,并以此为基础进行了下一步的汽车正面碰撞仿真,并根据碰撞过程得出的能量与质量变化数据验证了此次仿真计算的正确性。 在全文的后半部分就碰撞仿真的结果在加速度变化与车身重要部件的变形方面进行了较为详细地分析,最后根据仿真分析的结果对车辆模型提出了在碰撞过程中表现出的一些薄弱点,并针对整车的机舱结构进行了有针对性地的优化改进,旨在对碰撞过程中表现出的薄弱环节进行安全性方面的提高。 最后,通过对前后两种方案的比较得出：经过改进优化后,该车的吸能结构在碰撞中的表现得到了提高,乘员舱的变形量相比之前也有所减小,优化措施提高了车辆的正面碰撞安全性。本课题中所讨论的对整车模型的仿真分析与优化改进措施对同类型的电动汽车的正面碰撞仿真也有一定的参考价值。 【关键词】：正面碰撞 有限元 虚拟试验 电动汽车 优化设计
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 学术背景8-9
• 1.2 国内外的研究状况9-11
• 1.3 本文研究的目的和意义11-12
• 1.3.1 研究目的11-12
• 1.3.2 研究意义12
• 1.4 本文的主要研究工作12-14
• 第二章 碰撞法规14-19
• 2.1 碰撞法规的发展历程14-15
• 2.2 电动汽车方面的碰撞标准15-17
• 2.3 标准中出现的问题与解决方法17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 汽车碰撞有限元理论19-27
• 3.1 动态显式解法的理论基础19-23
• 3.1.1 弹塑性动力学基本方程20
• 3.1.2 非线性有限元控制方程20-23
• 3.2 显式积分算法与时间步长控制23-25
• 3.3 显式动力薄壳单元25-26
• 3.4 接触算法26
• 3.5 本章小结26-27
• 第四章 汽车有限元模型的建立27-44
• 4.1 汽车有限元模型建立的方法与流程27-28
• 4.1.1 有限元建模方法27-28
• 4.1.2 有限元模型建立的流程28
• 4.2 汽车几何模型的建立28-31
• 4.2.1 整车CAD模型的前处理30
• 4.2.2 CAD模型的导入和改善30-31
• 4.3 建立有限元模型31-41
• 4.3.1 对车身进行几何清理31-32
• 4.3.2 网格划分与网格质量控制32-37
• 4.3.3 材料属性定义37-38
• 4.3.4 整车的装配连接38-39
• 4.3.5 接触的定义39-40
• 4.3.6 刚性墙的建模40-41
• 4.4 初始条件的定义和求解参数的设置41-43
• 4.4.1 初始条件的定义41
• 4.4.2 求解参数的设置41-43
• 4.5 K文件的输出43
• 4.6 本章小结43-44
• 第五章 汽车正面碰撞的计算机仿真分析44-57
• 5.1 汽车有限元模型正面碰撞仿真计算44
• 5.2 整车变形分析44-46
• 5.3 计算可信性分析46-48
• 5.3.1 质量增加百分比查看47
• 5.3.2 能量变化查看47-48
• 5.4 车身加速度、速度分析48-50
• 5.4.1 刚性墙反作用力分析48
• 5.4.2 整车加速度分析48-49
• 5.4.3 整车速度分析49-50
• 5.5 关键部件的变形分析50-56
• 5.5.1 防撞横梁变形分析50-51
• 5.5.2 前纵梁变形分析51-52
• 5.5.3 防撞横梁侵入分析52-53
• 5.5.4 前围板侵入分析53-56
• 5.6 小结56-57
• 第六章 正面碰撞的结构优化设计57-62
• 6.1 整车薄弱环节分析57
• 6.2 优化措施的提出57
• 6.3 改进后的结果分析57-61
• 6.3.1 整车加速度比较分析58-59
• 6.3.2 前围板侵入比较分析59-61
• 6.4 本章小结61-62
• 第七章 总结与展望62-64
• 7.1 总结62-63
• 7.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-66

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