收藏本站
《华南理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于高强度钢板的车身结构设计关键理论与应用研究

王金轮  
【摘要】:大量事实表明,高强度钢板已成为颇具竞争力的汽车轻量化材料,它在抗碰撞性能、加工工艺和材料成本方面较其他材料具有较大的优势。由于高强度钢板的力学性能与普通钢板相比差异较大,一方面导致车身板件成形性能变差且容易出现开裂、起皱等缺陷;另一方面回弹量大是高强度钢板在车身上应用时一直没有得到很好解决的主要问题,尺寸精度难以控制,严重影响了汽车产品的装配精度。另外,各种级别的高强度钢板在车身上应该怎样合理地分布,具体到哪些部件可以用高强度钢板替代,不同部件间高强度钢板如何匹配,需要在保证车身结构整体性能不受影响的前提下,有选择的进行替换,以便在满足整车原有性能及降低自重的基础上节约材料成本,发挥合理的材料用于合适部位的优势。 (1)针对高强度激光拼焊板成形性差的问题,系统地研究了差厚同材、同厚异材、差厚异材三种材料匹配对其成形性能的影响规律及内在机理,包括材料流动、焊缝移动及应变路径的变化等,为车身拼焊板件的选材提供依据。同时针对差厚同材拼焊板,研究了厚/薄两侧压边力分布对其成形极限深度、焊缝移动和危险点应变路径的影响规律,为车身拼焊板件成形的压边力控制提供依据。 (2)针对高强度激光拼焊板回弹量大的问题,建立了一种以破裂准则而非起皱准则设计的台阶式变压边力,可以在成形件未出现破裂的前提下增大有效塑性应变区域,减小回弹量;以前纵梁拼焊式内板为例,结合随位置和行程变化的变压边力,利用正交试验设计确定了各参数对回弹量大小的影响程度,优化方案表明合理的变压边力参数对高强度拼焊板侧壁和法兰回弹角的控制效果比较显著。 (3)针对目前汽车抗撞性的CAE分析已经达到相对成熟阶段,模拟精度的继续提高受到多方面制约。在比较一步逆成形法与增量法成形精度的基础上,利用增量法成形和网格映射技术,将成形工艺引起的材料性能变化如厚度减薄、塑性硬化等引入到碰撞仿真分析中,分析了成形效应对单帽形件及整车结构变形、吸能率及加速度等的影响规律,考虑成形效应的仿真结果与实验结果更趋一致,精确碰撞仿真需要考虑成形工艺过程引起的材料性能的变化。 (4)建立了变形量控制下碰撞仿真过程的理想加速度-位移历程曲线,以此为设计目标进行耐撞性研究,以某款自主品牌SUV车前纵梁为例,建立了前纵梁耐撞性问题的简化模型和拼焊板前纵梁焊缝位置的优化原则,以保证拼焊板前纵梁在碰撞过程中合理的压溃顺序吸收更多的碰撞动能;设计了质量最轻和吸能最优两种优化方案,建立了不同设计方案的数学优化模型,利用试验设计、近似模型及自适应响应面法相结合,得到了符合耐撞性要求的拼焊板轻量化设计优化解。 (5)在白车身模态实验和实车100%正面碰撞实验验证有限元模型精度的基础上,建立了兼顾效率和精度要求的100%正面碰撞前端吸能结构的简化模型,考虑了材料的变形路径和应变率效应,基于多目标遗传算法得到了轻量化与耐撞性多目标问题的Pareto优化解集,优化后的零部件厚度、材料分布更加合理,使整车100%正面碰撞的安全性有了明显的提高,从而验证了基于多目标遗传算法的轻量化与耐撞性多目标优化的可行性。 本文研究涉及材料匹配对成形回弹的影响以及材料匹配对结构耐撞性的影响等,目的是为车身结构的轻量化选材提供方法和依据,促进高强度钢板在自主品牌车型上的应用。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG386

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王利,朱晓东,张丕军,陆匠心;汽车轻量化与先进的高强度钢板[J];宝钢技术;2003年05期
2 韦习成;谢群;符仁钰;李麟;;HSLA TRIP钢的动态拉伸行为及其模拟[J];材料研究学报;2006年05期
3 吕盾;陈炜;郭伟刚;侯波;;随行程变化变压边力拼焊板盒形件成形性能研究[J];锻压技术;2006年04期
4 王健;胡星;刘丽娜;卢又平;;基于变压边力技术的微车大梁回弹研究和控制[J];锻压技术;2008年05期
5 罗云华;王磊;;高强钢板冲压回弹影响因素研究[J];锻压技术;2009年01期
6 马鸣图,M.F.Shi;先进的高强度钢及其在汽车工业中的应用[J];钢铁;2004年07期
7 林忠钦;李淑慧;王武荣;来新民;;汽车板精益成形技术[J];中国工程科学;2009年11期
8 廖兴涛;张维刚;李青;钟志华;;响应表面法在薄壁构件耐撞性优化设计中的应用研究[J];工程设计学报;2006年05期
9 苏凯;余际星;徐建兵;;新型汽车用高强度钢的应用现状与发展趋势[J];钢铁钒钛;2006年04期
10 胡平;鲍益东;胡斯博;郎志奎;靳春宁;龚科家;;引入工艺因素的汽车车身部件碰撞仿真分析[J];固体力学学报;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 庄蔚敏;工艺过程材料特性变化对车身结构件抗撞性影响研究[D];吉林大学;2006年
2 赵东旭;轻量化车用钢板冲压成形与回弹数值仿真及工艺优化[D];吉林大学;2007年
3 聂昕;汽车板件回弹相关问题的研究[D];湖南大学;2008年
4 施欲亮;基于耐撞性仿真的轿车车身零件拼焊板设计方法研究[D];上海交通大学;2008年
5 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
6 张勇;基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D];湖南大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 唐荻;熊自柳;江海涛;;相变诱导塑性钢的研究现状与发展方向[J];鞍钢技术;2008年02期
2 康永林;邝霜;刘仁东;严玲;;汽车用冷轧双相钢的生产工艺及组织性能特征[J];鞍钢技术;2008年04期
3 唐荻;江海涛;米振莉;赵爱民;;国内冷轧汽车用钢的研发历史、现状及发展趋势[J];鞍钢技术;2010年01期
4 韩以楠;王洪斌;;一种冷轧高强钢板的纳米析出物[J];辽宁科技大学学报;2010年04期
5 许金余;范飞林;白二雷;刘军忠;;玄武岩纤维混凝土的动态力学性能研究[J];地下空间与工程学报;2010年S2期
6 施于庆;李凌丰;;板料拉深有限元模拟冲模速度研究[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
7 王娟;;激光技术在汽车工业中的应用[J];保定学院学报;2008年04期
8 鲍平;;宝钢1800mm汽车板生产线概况[J];宝钢技术;2007年03期
9 马凤仓;冯伟骏;王利;张荻;;TWIP钢的研究现状[J];宝钢技术;2008年06期
10 孟清华,王保国,王瑞君;基于交通安全的人-车-环境系统的研究[J];车辆与动力技术;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 史国宏;陈勇;杨雨泽;姜欣;;白车身多学科轻量化设计应用研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 叶辉;胡平;申国哲;孙宏图;刘波;周定陆;;汽车车身轻量化优化设计的灵敏度分析与碰撞仿真[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 范蓉;胡平;王洪兵;吴沈荣;;热冲压超高强度车身保险杠的耐撞性研究及性能优化[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
4 彭昌坤;刘伟;杨健;;车辆侧面碰撞CAE对标分析研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
5 李碧浩;赵立新;郭凤骏;汤晓东;;基于碰撞性能仿真的车身轻量化方法研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
6 胡斯博;胡平;;基于车身“精细”碰撞仿真的三维应力应变网格映射方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
7 韩啸;侯文彬;毕振军;胡平;;车身骨架梁结构材料刚度特性的理论解析与数值模拟[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
8 李晶;;椭圆截面薄壁管受横向冲击吸能特性研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
9 田志强;;热成形钢与热成形技术的应用及发展现状[A];第十四届中国科协年会第8分会场:钢材深加工研讨会论文集[C];2012年
10 段彦宾;杨明;赵维川;闫庆禹;;汽车拼焊板门内板成型性及焊缝移动控制分析[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张红哲;车身概念设计智能CAE关键技术的研究[D];长春理工大学;2010年
2 高立新;轿车集成开发中若干关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年
3 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
4 余阳春;激光填丝焊的焊丝熔入行为及工艺研究[D];华中科技大学;2010年
5 张鹏;双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理研究[D];华中科技大学;2010年
6 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
7 刘宇;多状态复杂系统可靠性建模及维修决策[D];电子科技大学;2010年
8 崔岩;超低碳烘烤硬化钢板烘烤硬化性能的稳定化研究[D];昆明理工大学;2010年
9 鄂玉萍;湿度和应变率对纸质缓冲材料能量吸收特性的影响[D];江南大学;2010年
10 李春芳;太阳能电动车关键技术研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李勇;热处理对模具钢组织性能的影响[D];郑州大学;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 孙远涛;弹性储能式汽车碰撞试验台的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王秀丽;基于行人小腿保护的汽车保险杠改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 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
6 杨婧媛;水下结构声辐射的响应变异性分析及代理模型研究[D];大连理工大学;2010年
7 张磊;钢材利用率提升优化与控制[D];合肥工业大学;2010年
8 康杰;单颗粒脆性材料冲击破碎三维数值模拟[D];沈阳理工大学;2010年
9 裴胜玉;多目标粒子群优化算法及其应用[D];广西民族大学;2010年
10 张武彬;轧制和冷却工艺对550MPa汽车钢板组织与力学性能的影响[D];华南理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康永林;汽车板的研究开发现状及发展趋势[J];鞍钢技术;2003年06期
2 张志勤,何立波;阿塞勒公司汽车钢板主要品种综述及我国汽车板生产研发现状[J];鞍钢技术;2004年01期
3 Klaus Hulka ,时晓光;现代多相钢在汽车行业中的应用[J];鞍钢技术;2005年05期
4 李震;陈妍;;我国钢材深加工业现状及发展方向研究[J];鞍钢技术;2006年06期
5 藤田毅;李英兰;;汽车面板用高性能高强度钢板[J];鞍钢技术;2008年02期
6 姚贵升;采用烘烤硬化钢板(BH钢)改善汽车车身外表零件的抗凹陷性能[J];宝钢技术;2000年04期
7 王利,朱晓东,张丕军,陆匠心;汽车轻量化与先进的高强度钢板[J];宝钢技术;2003年05期
8 王利;汽车用高强度IF薄钢板[J];宝钢技术;1997年01期
9 曹能,冯梅;激光加工技术在汽车工业中的应用[J];宝钢技术;1998年03期
10 韩明红;邓家禔;;多学科设计优化中的不确定性建模[J];北京航空航天大学学报;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 曹立波;汽车前碰撞安全性的试验与仿真技术研究[D];湖南大学;2002年
2 胡玉梅;汽车正面碰撞设计分析技术及应用研究[D];重庆大学;2002年
3 张维刚;汽车碰撞安全性设计与改进技术[D];湖南大学;2002年
4 谢晖;基于CAE的冲压工艺分析理论与关键技术研究[D];湖南大学;2003年
5 鲍益东;汽车车身部件一步逆成形有限元法与碰撞仿真研究[D];吉林大学;2004年
6 刘迪辉;薄板冲压回弹仿真计算及应用技术研究[D];湖南大学;2005年
7 龚志辉;基于逆向工程技术的汽车覆盖件回弹问题研究[D];湖南大学;2007年
8 刘桂萍;基于微型遗传算法的多目标优化方法及应用研究[D];湖南大学;2008年
9 黄永辉;基于实时计算方法的结构动力快速分析方法及其应用研究[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏保国;轿车车身结构碰撞数值模拟计算研究[D];大连理工大学;2001年
2 杨华;汽车碰撞试验缓冲吸能装置的计算机仿真与试验研究[D];湖南大学;2002年
3 白中浩;基于虚拟仪器技术的汽车碰撞试验测控系统研究[D];湖南大学;2002年
4 刘中华;薄壁梁动态撞击的变形吸能特性的仿真与分析[D];吉林大学;2004年
5 闫辉;板料成形数值模拟及回弹研究[D];南京理工大学;2004年
6 赵学平;基于轿车纵梁的碰撞模拟及吸能特性的研究[D];南京理工大学;2004年
7 刘克进;薄板冲压回弹试验研究及数值模拟对比分析[D];湖南大学;2004年
8 柴晓磊;轿车白车身撞压变形特性对乘员伤害指标影响的仿真分析[D];吉林大学;2005年
9 李威;一步成形逆有限元法的改进以及正算法的研究[D];吉林大学;2005年
10 谭长平;二维冲压件回弹量的准确预测及基于遗传算法的优化设计方法[D];湖南大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈秀妹;;薄型高强度钢板的若干工艺性能[J];机械制造;1981年11期
2 孙彩华;高强度钢板折弯工艺探讨[J];煤矿机械;2002年11期
3 单体坤;李淑惠;陈关龙;;变压边力下高强度钢板的回弹研究[J];塑性工程学报;2005年06期
4 朱久发;;高强度钢板在汽车车身上的应用及问题对策[J];武钢技术;2007年02期
5 马宁;胡平;郭威;;高强度钢板热成形成套技术及装备[J];汽车与配件;2009年45期
6 王晨;;高强度钢板加强梁冲压方案的讨论与问题处理[J];模具制造;2008年09期
7 刘乃伟;范方洪;;改进高强度钢板焊接工艺[J];矿山机械;2008年22期
8 王利;陆匠心;;宝钢高强度汽车板技术进展[J];宝钢技术;2009年S1期
9 丁仕学;;用UAD~*工艺生产含磷冷轧高强度钢板——UAD退火HSLA钢板研制之一[J];钢铁研究;1982年Z2期
10 郎逊林;;汽车用高强度钢板的生产工艺[J];鞍钢技术;1986年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭广丽;任志卫;;高强度钢板在汽车行业的应用[A];经济策论(下)[C];2011年
2 郭广丽;任志卫;;高强度钢板在汽车行业的应用[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
3 王占军;夏青;李贤君;刘永盛;周燕湘;;高强度钢板热处理生产线的研制[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
4 党勇民;易细红;雷晓鹏;;汽车高强度钢板零件在CAE中的应用与探讨[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
5 康永林;;国内外汽车板的现状、需求和发展趋势[A];第二届薄钢板质量研讨会论文集[C];2002年
6 王元博;黄迎秋;顾镭;;某车型侧碰的仿真优化研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
7 王利;;宝钢高强度冷轧汽车板的制造与应用[A];2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C];2001年
8 李书瑞;陈晓;董汉雄;郭爱民;章小浒;陆戴丁;;大型原油储罐用WH610D2钢的试验研究[A];第五届全国压力容器学术会议论文集[C];2001年
9 王安苏;许瑞璋;周一中;谢懋亮;崔桦;万建发;;高强度钢板提升板形质量与降低成本的探寻[A];2009年全国热轧板带生产技术交流会论文集[C];2009年
10 常跃峰;韦明;;舞钢建筑结构用钢板的开发思路与生产实践[A];中国钢结构协会第五次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 郭廷杰;日各大钢开发成功80~100kg级车用高强度钢板[N];世界金属导报;2003年
2 高宏适 摘译;优化相关技术 提高产品性能[N];中国冶金报;2006年
3 郭廷杰;日本汽车用冷轧高强度钢板的开发[N];世界金属导报;2003年
4 陈勇 唐莹莹;武钢高强度钢板TMCP工艺研究取得成功[N];世界金属导报;2011年
5 朱文英;JFE开发出用于建筑结构的高HAZ韧性高强度钢板[N];世界金属导报;2004年
6 朱久发;国外汽车车身用高强度钢板及其问题对策[N];世界金属导报;2007年
7 肖英龙;汽车用高强度钢板的最新开发成果[N];世界金属导报;2009年
8 ;NKK公司开发出加工成型性优良的80kg级热轧高强度钢板[N];世界金属导报;2001年
9 朱文英;汽车用高强度钢板开发现状[N];世界金属导报;2000年
10 廖建国 编译;汽车用高强度钢板开发新进展[N];中国冶金报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 马朝晖;大型原油储罐用高强度钢板的研制[D];东北大学;2009年
2 聂昕;汽车板件回弹相关问题的研究[D];湖南大学;2008年
3 毕文权;汽车桥壳热冲压成形工艺数值模拟及工程应用研究[D];吉林大学;2009年
4 张勇;基于近似模型的汽车轻量化优化设计方法[D];湖南大学;2009年
5 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
6 周云郊;钢铝混合材料车身结构轻量化设计关键问题与应用研究[D];华南理工大学;2011年
7 吴磊;高强度钢板扭曲回弹特性及控制方法研究[D];湖南大学;2010年
8 安治国;径向基函数模型在板料成形工艺多目标优化设计中的应用[D];重庆大学;2009年
9 阳德森;基于可控拉深筋技术的高强度钢板拉深性能优化及回弹分析[D];重庆大学;2010年
10 王金轮;基于高强度钢板的车身结构设计关键理论与应用研究[D];华南理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭亚洲;车用高强度钢板热成形工艺参数实验研究[D];吉林大学;2012年
2 罗红梅;高强度钢板汽车梁弯曲回弹仿真与控制研究[D];南昌大学;2012年
3 蒋峥嵘;高强度钢板热冲压工艺研究及有限元分析[D];重庆大学;2011年
4 安康;车身高强度钢板冲压回弹仿真与控制研究[D];武汉理工大学;2010年
5 黄宜松;高强度钢板热成形技术在车身结构中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
6 胡星;基于材料硬化的高强度钢板压边力设计方法[D];上海交通大学;2007年
7 彭志刚;差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳的理论与数值模拟研究[D];江苏大学;2008年
8 刘文华;高强度钢板在汽车轻量化中的应用研究[D];武汉理工大学;2009年
9 聂昕;板料冲压成形的回弹研究及其在工程上的应用[D];湖南大学;2006年
10 冯华云;高强钢激光拼焊板成形极限图的试验与预测研究[D];江苏大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026