新能源汽車全塑車身結(jié)構(gòu)及安全耐撞性能分析

【摘要】：在能源短缺和環(huán)境污染等問題亟待解決的背景下,新能源汽車的大力開發(fā)和使用成為當(dāng)前各大汽車企業(yè)的研究熱點。本課題組在寧波格林美孚新材料科技有限公司實驗基地創(chuàng)新研發(fā)出全塑車身電動汽車,該電動汽車應(yīng)用旋塑成型工藝突破車身塑化制造整體成型的關(guān)鍵技術(shù),車身由線性低密度聚乙烯塑料一次整體加工而成。其中,汽車安全設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容之一是車身耐撞性能研究,雖然該技術(shù)突破了車身輕量化的技術(shù)瓶頸,但是塑料車身與金屬車身相比,在碰撞安全性能方面具有材料強度較弱、碰撞吸能能力較差等問題,所以,如何設(shè)計出合理有效的車身結(jié)構(gòu)以提高全塑車身電動汽車的耐撞性能是核心問題。本文根據(jù)碰撞法規(guī)的要求,以電動汽車全塑車身100%剛性墻正面碰撞結(jié)構(gòu)為研究對象,利用有限元分析軟件LS-DYNA進行數(shù)值模擬,進行耐撞性能分析。主要工作和成果為以下部分：1、以市場上某款電動汽車為標桿汽車,應(yīng)用逆向設(shè)計方法和逆向軟件Geomagic studio,對標桿汽車進行逆向三維模型重構(gòu)。然后在該模型的基礎(chǔ)上,應(yīng)用三維建模軟件UG,設(shè)計出全塑車身電動汽車的三維實體模型。2、根據(jù)碰撞仿真的有限元理論基礎(chǔ),介紹了軟件LS-DYNA的基本算法。然后根據(jù)GB11551-2003《乘用車正面碰撞乘員保護》中對正面碰撞的實驗規(guī)定,在前處理軟件Hypermesh中建立了電動汽車全塑車身正面碰撞有限元模型。3、將有限元模型提交到求解器LS-DYNA中計算,對求解的結(jié)果進行了可信性分析。由計算結(jié)果可知全塑車身電動汽車的碰撞能量主要是被塑料車身吸收,金屬骨架前縱梁部分變形小,對電池組起到保護作用,同時,車身結(jié)構(gòu)還存在塑料材料強度偏弱,車體剛度偏大,塑料車身吸能能力還需要提升等問題。4、針對車身結(jié)構(gòu)存在的材料強度偏弱,車體剛度偏大,塑料車身吸能能力提升空間較大等問題,結(jié)合車身加工旋塑工藝,提出填充聚氨酯泡沫塑料進行車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化。由于聚氨酯泡沫塑料種類較多,分別建立了填充軟質(zhì)聚氨酯泡沫車身正面碰撞模型和填充硬質(zhì)聚氨酯泡沫車身正面碰撞模型,對比優(yōu)化前后的結(jié)構(gòu)耐撞性能,驗證了優(yōu)化方案的可行性和優(yōu)化效果,同時將兩個優(yōu)化方案結(jié)果進行對比之后,確定了優(yōu)化用聚氨酯泡沫的類型為軟質(zhì)聚氨酯材料。 【關(guān)鍵詞】：全塑車身電動汽車 旋塑 正面碰撞仿真 LS-DYNA 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.7;U463.82
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 符號說明17-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 課題的研究背景及意義18-20
• 1.1.1 汽車耐撞性能研究的意義18-20
• 1.1.2 塑料車身碰撞安全性研究的意義20
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-23
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀21-23
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀23
• 1.3 課題來源及研究內(nèi)容23-26
• 1.3.1 課題來源23-24
• 1.3.2 課題研究目的及主要內(nèi)容24-26
• 第二章 碰撞法規(guī)簡介及電動汽車碰撞要求特殊性26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 國內(nèi)外汽車碰撞安全法規(guī)簡介26-27
• 2.3 正面碰撞研究的意義和評價指標27-29
• 2.3.1 正面碰撞研究的意義27-28
• 2.3.2 正面碰撞評價指標28-29
• 2.4 全塑車身電動汽車碰撞要求特殊性29-32
• 2.4.1 電動汽車結(jié)構(gòu)特點29-30
• 2.4.2 全塑料車身電動汽車結(jié)構(gòu)特點及意義30-31
• 2.4.3 全塑車身電動汽車碰撞安全特殊性31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第三章 新能源汽車逆向三維建模及全塑車身設(shè)計34-50
• 3.1 前言34-35
• 3.2 新能源標桿汽車逆向三維模型的建立35-38
• 3.2.1 新能源標桿汽車整車拆卸35-36
• 3.2.2 新能源標桿汽車數(shù)據(jù)采集36-38
• 3.3 點云數(shù)據(jù)的處理38-43
• 3.3.1 點云數(shù)據(jù)去噪及濾波39-40
• 3.3.2 三維點云數(shù)據(jù)的多視拼合40-42
• 3.3.3 點云數(shù)據(jù)的精簡42-43
• 3.4 基于UG的新能源標桿汽車三維模型重構(gòu)43-47
• 3.4.1 新能源標桿汽車白車身三維模型重構(gòu)43-46
• 3.4.2 新能源標桿汽車其他系統(tǒng)的三維模型重構(gòu)46-47
• 3.5 基于UG的全塑車身新能源汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-50
• 第四章 新能源汽車全塑車身正面碰撞有限元模型建立50-63
• 4.1 前言50
• 4.2 汽車碰撞計算機仿真模擬中的有限元基礎(chǔ)理論50-55
• 4.2.1 汽車碰撞有限元基本方法50-51
• 4.2.2 汽車碰撞有限元基本方程51-55
• 4.3 全塑車身電動汽車整車技術(shù)參數(shù)55-56
• 4.4 新能源汽車全塑車身碰撞有限元模型的建立56-62
• 4.4.1 新能源汽車全塑車身有限元模型劃分網(wǎng)格56-59
• 4.4.2 材料本構(gòu)模型的確定59-60
• 4.4.3 有限元模型的連接處理60-61
• 4.4.4 剛性墻和載荷約束61-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 正面碰撞仿真結(jié)果分析63-74
• 5.1 前言63
• 5.2 仿真計算可信性分析63-65
• 5.3 塑料車身耐撞安全性能分析65-72
• 5.3.1 塑料車身變形分析65-70
• 5.3.2 塑料車身結(jié)構(gòu)碰撞能量吸收分析70-72
• 5.4 塑料車身正面碰撞結(jié)構(gòu)存在的問題72
• 5.5 本章小結(jié)72-74
• 第六章 新能源汽車全塑車身優(yōu)化設(shè)計74-84
• 6.1 引言74
• 6.2 第二代新能源旋塑塑料車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計74-76
• 6.3 聚氨酯泡沫材料力學(xué)參數(shù)測試76-77
• 6.4 電動汽車塑料車身正面碰撞仿真及結(jié)果分析77-81
• 6.4.1 塑料車身位移變形對比分析78-80
• 6.4.2 聚氨酯泡沫碰撞能量吸收能力對比分析80
• 6.4.3 車身加速度對比分析80-81
• 6.5 本章小結(jié)81-84
• 第七章 結(jié)論與展望84-86
• 7.1 結(jié)論84
• 7.2 展望84-86
• 參考文獻86-90
• 附錄90-94
• 致謝94-96
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文96-98
• 作者和導(dǎo)師簡介98-99
• 學(xué)位論文答辯委員會決議書99-100

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