儀表板總成性能分析及優(yōu)化.pdf

1、儀表板總成是汽車內(nèi)飾中的關(guān)鍵部件，也是轎車車廂內(nèi)最引人注目的部件。儀表板總成除了要滿足功能性要求，還要滿足許多安全法規(guī)的要求，包括乘員碰撞保護(hù)要求(頭部碰撞，膝部碰撞)，人機(jī)工程要求，外觀要求等。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)可以快速對(duì)儀表板總成的模態(tài)性能、剛度性能、頭部碰撞性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而降低開發(fā)成本。
　　 本文首先基于儀表板總成的基本結(jié)構(gòu)，建立了儀表板總成的靜態(tài)分析模型。為檢驗(yàn)儀表板總成的振動(dòng)特性，參考儀表板總成的

2、模態(tài)試驗(yàn)要求，計(jì)算儀表板總成的約束-自由模態(tài)；為驗(yàn)證儀表板總成的剛度，進(jìn)行了垂向2g重力加速度分析；根據(jù)靈敏度分析結(jié)果，選取其中21個(gè)部件作為設(shè)計(jì)變量，以儀表板總成的總質(zhì)量最小作為優(yōu)化目標(biāo)，以儀表板總成的模態(tài)性能和剛度性能作為約束函數(shù)，進(jìn)行尺寸優(yōu)化；在參考?xì)W洲法規(guī)ECE21得到的有效頭部碰撞區(qū)域內(nèi)選取了10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行頭部碰撞仿真。結(jié)果表明，儀表板總成一階整體固有頻率為35.6Hz，高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的34Hz，整體模態(tài)性能良好；儀表板總成的最大

3、位移為0.73mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2mm的要求，儀表板總成剛度良好；優(yōu)化后，儀表板總成質(zhì)量由優(yōu)化前的38.14Kg下降到35.86Kg，減重比為5.98％；有兩處位置不滿足法規(guī)要求，主要原因是局部剛度過大，結(jié)構(gòu)需進(jìn)一步修改。
　　 另外本文提出靈敏度并非越大越好，應(yīng)從有利于目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的角度來篩選變量，并指出變量篩選應(yīng)按照如下步驟進(jìn)行：首先選取對(duì)目標(biāo)函數(shù)最敏感的變量；其次選取既有利于減重又有利于約束函數(shù)收斂的變量；然后選取對(duì)約束

4、函數(shù)不敏感的變量；然后選取不利于約束函數(shù)收斂的變量并用于排除已選擇的變量；最后去除變量中的不可更改的部件。
　　 鑒于國內(nèi)關(guān)于儀表板頭部碰撞研究較少的情況下，本文參考國內(nèi)外關(guān)于儀表板頭部碰撞的法規(guī)對(duì)頭部碰撞中的若干問題進(jìn)行了討論，包括頭部碰撞區(qū)域的確定，免檢區(qū)域的確定，頭部碰撞點(diǎn)的選取，撞擊點(diǎn)和撞擊角度的確定。并得出歐洲法規(guī)和美國法規(guī)在頭部碰撞區(qū)域的定義上基本相同，但是在免檢區(qū)域以及撞擊點(diǎn)和撞擊角度的確定上有很大的差別。