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《帽形截面薄壁焊接結(jié)構(gòu)軸向耐撞性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[權(quán)威資料》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、帽形截面薄壁焊接結(jié)構(gòu)軸向耐撞性的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究 摘要：以帽形截面薄壁梁為例，研究了焊點(diǎn)布局對(duì)薄壁梁結(jié)構(gòu)軸向耐撞性的影響。建立了精度較高的用于分析薄壁梁結(jié)構(gòu)軸向耐撞性的有限元模型，提出了考慮焊點(diǎn)影響的帽形截面薄壁梁在軸向沖擊載荷作用下的平均碰撞力的解析解，并以薄壁梁結(jié)構(gòu)的軸向平均碰撞力和彎曲剛度為約束條件，對(duì)一帽形截面薄壁梁進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，大幅提高了優(yōu)化設(shè)計(jì)的效率。討論了一些重要參數(shù)（如截面形狀、材料性能、載荷形式等）對(duì)薄壁梁結(jié)構(gòu)軸向耐撞性能的影響?！ ￡P(guān)鍵詞：輕量化設(shè)計(jì)；薄壁梁；軸向耐撞性；平均碰撞力 U463.83文獻(xiàn)標(biāo)A文獻(xiàn)標(biāo)DOI：
2、10.3969/j.issn.2095-1469.2015.06.01 Abstract：Forcrashworthinessdesignofthin-walledtubes，muchattentionhasbeengiventothesizeandshapedesignofthecross-section，whilelimitedstudieshavebeenperformedtoincorporatespotweldmodelingintothedesign.Thisstudyfocusedontheinfluenceofthespotwe
3、ldlayoutontheaxialcrashworthinessofthin-walledtubes.afiniteelementmodelwasconstructedtoanalyzethethin-walledtubesubjecttoanaxialcrushingforce.amodifiedtheoreticalanalysiswasproposedforthelightweightdesignofthethin-walledtubewiththeconstraintsoftherequiredmeancrushingforceandb
4、endingstiffness.someparametersinfluencingtheaxialcrashworthinesswerediscussed. Keywords：lightweightdesign；thin-walledtube；axialcrashworthiness；meancrushingforce 隨著汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，全面提升產(chǎn)品性能已成為各汽車廠商的必然選擇，不斷提高汽車的被動(dòng)安全性就是其中的一個(gè)重要課題。在正面和尾部碰撞中，車身的管狀薄壁梁結(jié)構(gòu)是主要的吸能結(jié)構(gòu)。因此，研究其在軸向載荷下的吸能特性并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化
5、設(shè)計(jì)就顯得十分必要。Alexander[1]首先建立了圓柱形薄壁管在碰撞過程中的平均碰撞力和能量吸收的理論模型，Wierzbicki等人[2-4]對(duì)薄壁梁在軸向載荷作用下的變形模式及其耐撞性能的理論模型做了大量的研究工作。這些結(jié)論主要是基于塑性鉸理論得出的，并假設(shè)薄壁梁結(jié)構(gòu)在壓潰變形過程中各基本碰撞單元具有相同的長度?！ ≤嚿碓谂鲎策^程中是一個(gè)高度非線性的動(dòng)態(tài)變形過程，各種非線性因素的綜合使得用于仿真分析的整車模型單元數(shù)量及復(fù)雜程度不斷提高。并且，在對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的迭代過程中，設(shè)計(jì)變量的變化可能導(dǎo)致單元質(zhì)量下降和單元間穿透量增大，進(jìn)而使有
6、限元模型的質(zhì)量無法控制。因此，很多的研究工作都通過建立一個(gè)與有限元分析結(jié)果相近的代理模型來解決上述困難。Avalle等人[5]通過響應(yīng)面法（ResponseSurfaceMethod，RSM）來優(yōu)化車身及相關(guān)部件的耐撞性。Yamazaki和Han[6-7]利用RSM法對(duì)薄壁管的耐撞性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。張維剛等人[8]利用逐步回歸模型對(duì)RSM法中的基函數(shù)進(jìn)行了篩選，并以車身的正面和側(cè)面碰撞安全性為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。 對(duì)薄壁梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐撞性優(yōu)化設(shè)計(jì)，一般選擇薄壁梁的厚度、截面尺寸為設(shè)計(jì)變量，但是這些薄壁梁結(jié)構(gòu)主要是通過焊點(diǎn)單元連接的。
7、現(xiàn)有的許多研究工作主要集中在焊點(diǎn)模型的選擇和構(gòu)建上[9-11]，而考慮焊點(diǎn)布置對(duì)薄壁梁結(jié)構(gòu)耐撞性的影響并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究工作則很少。Xiang等人[12]采用“響應(yīng)面-列舉”法，以焊點(diǎn)單元數(shù)量和薄壁梁截面尺寸為設(shè)計(jì)變量對(duì)帽形截面薄壁梁進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，但這種分析方法計(jì)算效率較低?！ ”疚囊蚤]口薄壁梁中比較典型的帽形截面薄壁梁為研究對(duì)象展開相關(guān)研究工作。首先，建立了精度較高的用于分析薄壁梁結(jié)構(gòu)軸向耐撞性的有限元模型。White等人[13]提出了平均碰撞力指標(biāo)來評(píng)價(jià)帽形截面薄壁梁結(jié)構(gòu)在軸向沖擊載荷作用下的耐撞性，并提出了不考慮焊點(diǎn)影響的平均碰撞
8、力理論模型。文中根據(jù)該理論模型和仿真分析結(jié)果，提出了考慮焊點(diǎn)影響的平均碰撞力修正解，在此基礎(chǔ)上以帽形截面薄壁梁結(jié)構(gòu)的軸向平均碰撞力和彎曲
