考慮沖壓成形影響的前防撞梁耐撞性研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車的被動(dòng)安全性受到越來越廣泛的關(guān)注，如何提高汽車碰撞仿真的精度是汽車被動(dòng)安全研究的一大難點(diǎn)。傳統(tǒng)的汽車碰撞仿真分析中，車身各部件的材料和屬性都被假定為理想狀態(tài)，即認(rèn)為構(gòu)件的厚度是均勻分布的，材料和屬性均沒有任何變化。這中理想的假設(shè)本身就會(huì)對(duì)碰撞仿真的精度造成極大的干擾，與實(shí)際碰撞試驗(yàn)的條件不符。
　　保險(xiǎn)杠防撞梁作為車身上典型的薄壁安全件，大部分經(jīng)過沖壓成形工藝獲得，而成形過程必然引起防撞梁厚度、應(yīng)力及應(yīng)變發(fā)

2、生變化，對(duì)車身結(jié)構(gòu)的耐撞性能產(chǎn)生很大影響。為了精確模擬汽車的碰撞仿真，本文對(duì)考慮沖壓成形影響的前保險(xiǎn)杠防撞梁的耐撞性能進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，為了證明考慮成形結(jié)果的整車碰撞仿真更能精確反映實(shí)車碰撞試驗(yàn)結(jié)果這一結(jié)論成立，本文以國(guó)內(nèi)某款汽車的整車正面100％剛性壁碰撞試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，并對(duì)該車型前防撞梁進(jìn)行沖壓成形分析，然后進(jìn)行網(wǎng)格映射，最后將網(wǎng)格映射前后的防撞梁分別裝到該車的整車碰撞有限元模型中，并進(jìn)行正面100％剛

3、性壁障碰撞仿真分析，將碰撞后得到的整車加速度波形等結(jié)果分別與實(shí)車碰撞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出防撞梁考慮沖壓成形結(jié)果的整車正面碰撞仿真比沒有考慮沖壓成形結(jié)果的整車正面碰撞仿真更接近試驗(yàn)碰撞結(jié)果這一可靠結(jié)論。
　　其次，論文參考相關(guān)文獻(xiàn)建立兩種結(jié)構(gòu)形式的防撞梁模型。根據(jù)IIHS法規(guī)的要求，確定碰撞仿真的工況。通過清理保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的幾何模型，定義有限元網(wǎng)格尺寸大小，定義材料屬性，建立約束及載荷條件，進(jìn)行接觸及沙漏控制，建立起保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的碰撞

4、有限元模型。
　　第三，選用防撞梁材料、厚度、結(jié)構(gòu)形式作為影響因素，通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，得到數(shù)值模擬的實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的碰撞過程進(jìn)行仿真。由仿真結(jié)果得到對(duì)防撞梁耐撞性影響最大的因素，并確定防撞梁最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式;對(duì)防撞梁最優(yōu)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，定義了防撞梁橫截面尺寸的四個(gè)變量，再次對(duì)截面尺寸的四個(gè)變量進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用響應(yīng)面法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立四個(gè)變量與最大吸能量、最小質(zhì)量和最大位移的數(shù)學(xué)模型，并采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)響應(yīng)面模型進(jìn)

5、行尋優(yōu)，得到防撞梁橫截面最優(yōu)的輪廓尺寸。
　　最后，對(duì)結(jié)構(gòu)形式和截面尺寸優(yōu)化后的防撞梁進(jìn)行沖壓成形仿真，將考慮板料厚度、殘余應(yīng)力及塑性應(yīng)變等物理量的防撞梁沖壓成形結(jié)果文件與沒有考慮沖壓成形結(jié)果的防撞梁常規(guī)碰撞結(jié)構(gòu)文件進(jìn)行網(wǎng)格映射，將網(wǎng)格映射與無網(wǎng)格映射防撞梁網(wǎng)格模型分別裝到整車碰撞有限元模型上進(jìn)行整車正面100％剛性壁障碰撞分析及正面40％偏置可變形壁障碰撞分析。
　　本文從提高汽車碰撞仿真分析精度方面入手，提出了考慮沖壓成