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《湖南大学》 2007年
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薄壁构件与桁架结构的抗撞性优化研究

陈仙燕  
【摘要】: 汽车碰撞安全性是现代汽车工业研究的最关键内容之一,而如何提高汽车在碰撞事故中的抗撞性能是汽车安全性能设计中的核心问题。作为最传统、最有效的吸能元件---金属薄壁构件,在车身吸能装置中已得到了广泛的应用,但其吸能性能不仅与构件的材料性能有关,而且与构件的截面形状和几何尺寸、触发方式和加载条件等因素紧密相关。因此,研究车身中抗撞性构件与上述因素之间的关系将对汽车碰撞安全性的设计起到至关重要的指导作用,具有十分重要的工程意义和学术价值。由于车身结构多为框架结构,根据轻量化要求,在抗撞性能不变的情况下,如何减小框架结构的质量也是学者关心的课题。本文在已有研究的基础上,基于有限元仿真技术,响应面近似理论和渐进结构优化法对薄壁构件和框架结构进行抗撞性优化和设计。 基于已有的抗撞性优化问题的研究,综述了薄壁构件抗撞性的理论与仿真研究现状、薄壁构件抗撞性优化研究现状和桁架结构的拓扑研究现状。为了克服构件碰撞仿真数值优化中数值分析的不稳定性、不确定性和高度非线性等技术难题,本文采用了代理模型理论和与之相应的优化方法,结合现有商业碰撞仿真分析软件,提出了针对汽车碰撞安全性的优化方法和优化流程。基于上述优化流程,以汽车前纵梁前端的薄壁方管为吸能元件,从吸能能力和轻量化角度出发,以比吸能为优化目标函数,分析薄壁方管的几何参数对其比吸能的影响,并对其几何参数进行优化。 基于安全性和轻量化的设计理念,以汽车前纵梁前端的薄壁方管吸能元件为研究对象,在方形截面薄壁管的基础上,设计了多元胞截面和附缘截面两种截面形状的薄壁构件,并以薄壁构件的比吸能为目标函数,基于代理模型和响应面法对两种截面模型的截面尺寸进行了抗撞性优化,分析了两种截面的几何参数对其能量吸收和比吸能的影响,得到了各个截面构件的最优化模型和参数;以部分锥形薄壁方管的安全装置作为研究对象,综合考虑薄壁管结构能量吸收、碰撞力、质量等相关优化因素,并考虑到最大碰撞力一般为初始碰撞力峰值,提出了以结构吸收的能量、比吸能和初始碰撞力峰值为多目标的抗撞性优化问题,通过理想点法来求解多目标优化问题,分析了锥形薄壁方管各几何参数对其能量吸收、比吸能和初始碰撞力峰值的影响,最终得到给定权系数下的最优模型。 基于静力学桁架结构拓扑优化理论,采用渐进结构优化方法对受冲击载荷作用下桁架结构进行拓扑优化设计。优化中使用显式有限元软件LS-DYNA分析得到桁架结构的变形和应变能,采用各梁单元应变能与最大应变能的比值为因子来决定材料的相对使用效率,采用桁架结构的比吸能来决定优化是否达到设计要求,最后给出算例,验证了渐进结构优化方法在桁架结构抗撞性拓扑问题中的可行性和有效性。 论文研究表明:在构件碰撞安全性的仿真优化设计中,本文提出的基于代理模型的优化方法和优化流程是十分有效的,依据该方法和流程,选择合适的代理模型和优化算法,能够快速、经济、准确地解决构件抗撞性优化问题;同时本文首次将渐进结构优化方法引入到碰撞问题中,验证了渐进结构优化方法解决桁架结构抗撞性拓扑优化问题的可行性和有效性,这些对汽车碰撞安全性的优化设计具有重要的参考价值和借鉴意义。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O342

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【引证文献】
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1 汪凯;王晓华;章桐;;基于iSIGHT的薄壁方管抗撞性尺寸优化[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2012年01期
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1 司俊德;基于人体损伤的工程车辆翻车保护系统性能研究[D];吉林大学;2011年
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1 左向南;大型客车车身骨架结构分析与轻量化研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 郭柏龄;轻轨列车耐撞性分析和优化研究[D];大连交通大学;2011年
【参考文献】
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1 解跃青,方瑞华,雷雨成;基于碰撞数值模拟的汽车纵梁焊点布置方法[J];焊接学报;2003年01期
2 郝琪;吴胜军;;基于数值模拟的薄壁构件碰撞性能研究及焊接影响[J];湖北汽车工业学院学报;2006年01期
3 刘中华;程秀生;杨海庆;柴晓磊;刘兴兴;;薄壁直梁撞击时的变形及吸能特性[J];吉林大学学报(工学版);2006年01期
4 雷雨成,严斌,程昆;车辆典型薄壁梁碰撞仿真中接触摩擦问题的研究[J];机械设计与制造;2004年03期
5 张立玲;高峰;;金属薄壁吸能结构耐撞性研究进展[J];机械工人;2006年01期
6 范兵 ,严斌 ,秦明;薄壁梁碰撞仿真中时间步长问题的研究[J];汽车科技;2005年02期
7 桂良进,范子杰,王青春;泡沫填充圆管的轴向压缩能量吸收特性[J];清华大学学报(自然科学版);2003年11期
8 桂良进,范子杰,王青春;泡沫填充圆管的动态轴向压缩吸能特性[J];清华大学学报(自然科学版);2004年05期
9 刘金朝,王成国,房加志;薄壁圆柱在轴向冲击力作用下的动力学响应[J];中国铁道科学;2004年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;The ICM method with objective function transformed by variable discrete condition for continuum structure[J];Acta Mechanica Sinica;2006年01期
2 Ole Sigmund;;Manufacturing tolerant topology optimization[J];Acta Mechanica Sinica;2009年02期
3 杨贵玉,孙宝元,李震;利用滤波法消除拓扑优化中的棋盘格式[J];微纳电子技术;2004年08期
4 褚金奎,郝秀春,王立鼎;柔性结构拓扑优化中几种求解方法的比较[J];微纳电子技术;2005年10期
5 赵琰飞;隋允康;叶红玲;;基于响应面方法的板壳结构频率约束优化[J];北京工业大学学报;2006年S1期
6 龙凯;左正兴;;基于RAMP模型的ICM连续体拓扑优化方法[J];北京理工大学学报;2007年04期
7 龙凯;左正兴;;基于节点密度法的连续体结构拓扑优化结果提取[J];北京理工大学学报;2008年08期
8 龙凯;左正兴;;基于节点独立连续映射方法的变上限周长控制[J];北京理工大学学报;2009年04期
9 叶辉;朱敏;胡平;;基于响应面法的车身前端结构钢板匹配方法研究[J];北京理工大学学报;2011年08期
10 陈昌明;伍腾飞;;某轿车前纵梁碰撞性能的仿真优化[J];北京汽车;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张桥;张卫红;朱继宏;;动响应拓扑优化设计改进[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
2 杨智春;袁潘;;填充泡沫铝的多层铝管动态压溃吸能特性研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
3 彭细荣;隋允康;;频率约束下连续体结构ICM拓扑优化[A];北京力学会第11届学术年会论文摘要集[C];2005年
4 刘书田;冯超恒;;基于现有软件的参数化结构拓扑优化实现技术与程序系统[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年
5 徐荣桥;陈伟球;;功能梯度双压电晶片的材料组分优化[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
6 龙凯;肖涛;左正兴;;动柔顺度最小目标下的连续体拓扑优化方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 张炎圣;何水涛;陆新征;卢啸;;不同车型超高车辆撞击桥梁上部结构荷载计算[A];第七届全国工程结构安全防护学术会议论文集[C];2009年
8 Rehan H.Zuberi;;Homogenization Topology Optimization Method Based on Continuous Field[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
9 曾金玲;;拓扑优化技术在发动机零部件设计中的应用[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
10 刘震宇;黎海文;杨睿;;利用高阶光滑流线函数法设计MRI柱面梯度场线圈[A];结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009(CSMO-2009)论文集[C];2009年
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1 李方义;区间非概率多目标优化设计方法及其在车身设计中的应用[D];湖南大学;2010年
2 张新春;多胞金属材料的动力学特性及微结构设计[D];北京交通大学;2011年
3 李亦文;车身结构抗撞性问题的简化建模及优化方法研究[D];吉林大学;2011年
4 乔赫廷;连续体结构拓扑优化模型讨论及其应用[D];大连理工大学;2011年
5 李冬梅;多场耦合及多相材料的柔顺机构拓扑优化研究[D];华南理工大学;2011年
6 刘孝保;电子设备动态性能有限元建模与优化方法研究[D];电子科技大学;2011年
7 李恩颖;近似模型优化体系关键技术研究及应用[D];湖南大学;2009年
8 荆友录;货车与乘用车正面碰撞相容性的研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 茅志颖;结构动力学设计渐进优化方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 王明旭;复杂结构的阻尼减振理论及设计方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
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1 李伟;基于ANSYS平台的拓扑优化方法研究及其在离心机吊篮结构设计中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
2 姜琦;机械蓄能式汽车碰撞试验台的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 董权;钢索试验装置改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陈波;基于行人保护的汽车引擎罩改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 宫玉林;加工中心十字滑台结构优化设计及静刚度试验[D];大连理工大学;2010年
6 张成;SU-8柔性微夹钳的拓扑优化设计与制作工艺[D];大连理工大学;2010年
7 陈敏;基于EFG法的连续体结构模态拓扑优化研究[D];湘潭大学;2010年
8 孙素敏;拓扑优化方法在重力坝设计中的应用研究[D];昆明理工大学;2010年
9 张程燮;基于拓扑优化的柔顺机构应力强度设计方法研究[D];东华大学;2011年
10 宋强;泡沫金属填充薄壁金属方筒在冲击载荷作用下的数值模拟[D];太原理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 高亚楠;温龙飞;;浅谈汽车材料的轻量化发展态势[J];汽车工业研究;2007年03期
2 李桂华;熊飞;龙江启;;车身材料轻量化及其新技术的应用[J];材料开发与应用;2009年02期
3 冯素丽;王国强;杜文靖;葛树文;;液压挖掘机保护结构计算机仿真与实验[J];中国工程机械学报;2006年01期
4 杜文靖;王国强;冯素丽;葛树文;;土方机械翻车保护结构计算机仿真及试验[J];中国工程机械学报;2006年01期
5 龚沁华,李硕;钢铝组合截面杆件的设计[J];钢结构;2003年01期
6 高云凯;周晓燕;余海燕;;城市公交客车车身结构拓扑优化设计[J];公路交通科技;2010年09期
7 川崎健;蔡千华;;铁道车辆用箱形能量吸收装置的开发[J];国外机车车辆工艺;2006年02期
8 吴阳年,姜平,杨士钦,马恒永;汽车薄壁杆件的轴向耐撞性分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2000年04期
9 熊俊涛;乔志德;韩忠华;;基于响应面法的跨声速机翼气动优化设计[J];航空学报;2006年03期
10 周宇;雷正保;杨兆;;基于预变形控制理论的汽车前纵梁仿真设计[J];长沙理工大学学报(自然科学版);2005年04期
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1 王继新;工程车辆翻车保护结构设计方法与试验研究[D];吉林大学;2006年
2 王文斌;轨道车辆耐碰撞结构及乘员安全防护技术研究[D];同济大学;2006年
3 王大志;基于乘员保护的汽车正面碰撞结构设计与变形控制研究[D];清华大学;2006年
4 冯素丽;工程车辆落物和翻车保护结构性能计算机仿真及试验研究[D];吉林大学;2007年
5 侯淑娟;薄壁构件的抗撞性优化设计[D];湖南大学;2007年
6 肖志;汽车后碰撞中乘员颈部损伤防护的研究[D];湖南大学;2007年
7 申杰;汽车—行人碰撞事故再现研究与应用[D];上海交通大学;2007年
8 崔新涛;多材料结构汽车车身轻量化设计方法研究[D];天津大学;2007年
9 于向军;工程车辆倾翻安全性动态仿真及试验研究[D];吉林大学;2009年
10 武和全;汽车车架碰撞安全性分析及其优化设计[D];南昌大学;2009年
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1 姚剑峰;人体颈部有限元模型的建立和验证[D];湖南大学;2002年
2 谷叶水;客车车身骨架结构有限元分析与研究[D];合肥工业大学;2005年
3 危海烟;汽车与行人碰撞中下肢损伤防护及其评价方法研究[D];湖南大学;2006年
4 王玲;汽车用钢板铝板胶接性能研究[D];同济大学;2007年
5 廖洪波;人—车碰撞时行人头部碰撞特点及其试验评价方法研究[D];湖南大学;2007年
6 余志刚;中国50百分位人体与标准试验假人正面碰撞响应差异的研究[D];湖南大学;2008年
7 魏启永;基于反推设计理论的逐级吸能方法及其应用研究[D];湖南大学;2008年
8 张雁冰;全承载客车车身设计分析与研究[D];浙江大学;2008年
9 赵永辉;大客车车身骨架结构拓扑优化设计[D];武汉理工大学;2008年
10 张林涛;客车车身骨架静态特性分析研究[D];合肥工业大学;2007年
【二级引证文献】
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1 张玉新;铰接式工程车辆倾翻稳定性与防倾翻预警策略研究[D];吉林大学;2012年
【二级参考文献】
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1 薛量,林忠钦,姜正旭;闭口帽型薄壁梁结构碰撞性能的数值模拟[J];华东船舶工业学院学报;1999年04期
2 解跃青,方瑞华,雷雨成;基于碰撞数值模拟的汽车纵梁焊点布置方法[J];焊接学报;2003年01期
3 雷雨成,严斌,程昆;车辆典型薄壁梁碰撞仿真中接触摩擦问题的研究[J];机械设计与制造;2004年03期
4 王青春,范子杰;利用Ls-Dyna计算结构准静态压溃的改进方法[J];力学与实践;2003年03期
5 朱西产,钟荣华;薄壁直梁件碰撞性能计算机仿真方法的研究[J];汽车工程;2000年02期
6 桂良进,范子杰,王青春;泡沫填充圆管的轴向压缩能量吸收特性[J];清华大学学报(自然科学版);2003年11期
7 谢素明,兆文忠,闫雪冬;高速车辆大变形碰撞仿真基本原理及应用研究[J];铁道车辆;2001年08期
8 王海亮,林忠钦,金先龙;基于响应面模型的薄壁构件耐撞性优化设计[J];应用力学学报;2003年03期
9 姚松,田红旗;车辆吸能部件的薄壁结构碰撞研究[J];中国铁道科学;2001年02期
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1 刘寒松;焦予秦;;结合响应面法与网格法的低速翼型优化设计[J];航空工程进展;2011年02期
2 郭勤涛,张令弥;计及不确定性因素的结合面参数识别(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2005年01期
3 魏殿文;王振宇;王志强;;响应面法优化超声波辅助提取五味子木脂素研究[J];国土与自然资源研究;2010年04期
4 高瑀珑,王允祥,江汉湖;响应曲面法优化超高压杀灭金黄色葡萄球菌条件的研究[J];高压物理学报;2004年03期
5 吕震宙;赵洁;岳珠峰;;机械可靠性分析的高精度响应面法[J];应用数学和力学;2007年01期
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7 郭树琴;吴胜举;李岱;;响应面法优化超声提取绿茶茶多酚工艺[J];生物加工过程;2009年01期
8 张琛;王圣惠;闫艳春;;高效氯氰菊酯降解菌CH7的分离鉴定及降解条件的优化[J];生物技术通报;2010年01期
9 赵杨;王志兵;解耸林;邱芳萍;;豆壳过氧化物酶活力测定条件的优化[J];长春工业大学学报(自然科学版);2010年02期
10 杜沛;朱丽娟;陈双喜;;响应面法优化Bacillus subtilis HD-F9产γ-聚谷氨酸发酵培养基[J];河南大学学报(自然科学版);2010年05期
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1 邱志平;;基于协同优化方法的非概率可靠性优化设计[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 刘信恩;肖世富;莫军;;用于不确定性分析的高斯过程响应面模型设计点选择方法研究[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
3 郭勤涛;张令弥;费庆国;;基于响应面重构技术的有限元模型修正方法[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
4 陈建康;朱殿芳;赵文谦;王东;;地下洞室结构可靠度分析[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
5 王素华;励建荣;吉宏武;邵海燕;章超桦;;响应面法优化马氏珠母贝肉酶解工艺参数[A];“科技创新与食品产业可持续发展”学术研讨会暨2008年广东省食品学会年会论文集[C];2008年
6 龚彦华;向罗京;李艳丽;张道斌;吴峰;张晖;;响应面法分析Fe_2O_3/SBA-15光Fenton处理橙黄Ⅱ废水[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年
7 逯家辉;董媛;张益波;张亮;张清岩;权宇彤;赵建军;;响应面法优化桑黄菌丝体多糖超声波提取工艺的研究[A];吉林省第六届生命科学大型学术报告会论文集[C];2008年
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9 安金双;王迪;马士淇;杜萌;赵晓雷;汤海峰;王贞佐;;响应面法优化灰树花中多糖超声波提取工艺的研究[A];吉林省第六届生命科学大型学术报告会论文集[C];2008年
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1 江苏省徐州市贾汪区委书记、区人大主任 周建洪;优化方法抓治理 强化监督抓规范[N];农民日报;2000年
2 江苏 静怡;MODEM优化方法五则[N];电脑报;2002年
3 山西神头电厂中学 王福海 太原师范学院 李慧珍;针对弱项优化方法提高英语阅读能力[N];中国教育报;2005年
4 安世亚太 孟志华;ANSYS在航空薄壁构件结构设计的应用[N];中国航空报;2005年
5 北京 马哲;积蓄的力量[N];中国电脑教育报;2002年
6 北京日讯在线科技有限公司;TD网络切换失败案例优化[N];通信产业报;2007年
7 ;借鉴GSM经验 优化TD网络[N];人民邮电;2008年
8 广州市广播电视大学 曾海;电脑优化,骗你没商量![N];中国计算机报;2005年
9 王伟锋;Windows XP优化设置八招(下)[N];江苏经济报;2002年
10 长城伟业期货公司特约研究员 王红兵;ETF被动套利中指数复制设计及套利成本设定[N];期货日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李亦文;车身结构抗撞性问题的简化建模及优化方法研究[D];吉林大学;2011年
2 禤伟旗;车身前部抗撞性优化的研究[D];吉林大学;2010年
3 侯淑娟;薄壁构件的抗撞性优化设计[D];湖南大学;2007年
4 雍明培;基于模块化通用平台策略的飞机族设计优化方法[D];南京航空航天大学;2008年
5 时慧焯;基于人工神经网络的注塑成型翘曲优化方法[D];大连理工大学;2012年
6 王宇;基于不确定性的优化方法及其在飞机设计中的应用[D];南京航空航天大学;2010年
7 刘晓路;对地观测卫星系统顶层设计参数优化方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 向国齐;支持向量回归机代理模型设计优化及应用研究[D];电子科技大学;2010年
9 武和全;汽车车架碰撞安全性分析及其优化设计[D];南昌大学;2009年
10 吉野辰萌;薄壁梁单元简化方法在碰撞优化设计中的研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈仙燕;薄壁构件与桁架结构的抗撞性优化研究[D];湖南大学;2007年
2 李伟国;复合材料层合结构可靠性优化方法研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 杜波;基于代理模型的武器装备体系优化方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 刘文潮;遗传算法在水工结构可靠度分析中的应用[D];武汉大学;2005年
5 邓亚权;基于代理模型的结构疲劳寿命优化方法、软件及应用[D];南京航空航天大学;2010年
6 李丹;复合材料风机叶片结构的二级优化方法[D];南京航空航天大学;2011年
7 郭家良;浮动壁式火焰筒壁温优化研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 余本善;基于概念开发阶段的钢铝一体化车身框架正面抗撞性分析[D];华南理工大学;2011年
9 李涛;苹果渣中多酚的提取分离技术研究[D];西北农林科技大学;2007年
10 刘洁雪;基于响应面法的集装箱船优化设计研究[D];天津大学;2008年
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