薄壁梁拼焊板與泡沫填充材料耐撞性能研究

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1、學(xué)校代號(hào)10532學(xué)號(hào)S12021028分類號(hào)U461.91密級(jí)公開碩士學(xué)位論文薄壁梁拼焊板與泡沫填充材料耐撞性能研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名王國(guó)強(qiáng)培養(yǎng)單位機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱陳濤講師學(xué)科專業(yè)機(jī)械工程研究方向汽車被動(dòng)安全論文提交日期2015年5月25日學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)號(hào)：S12021028密級(jí)：公開湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文薄壁梁拼焊板與泡沫填充材料耐撞性能研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名：王國(guó)強(qiáng)導(dǎo)師姓名及職稱：陳濤講師培養(yǎng)單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院專業(yè)名稱：機(jī)械工程論文提交日期：2015年5月25日論文答辯日期：2015年6月02日答辯委員會(huì)主席：龔金科教授StudyOnCrashworthin

2、essofThin-WalledBeamswithTailoredWeldedBlanksandFoam-FilledMaterialsByWANGGuoqiangB.E.(HunanUniversity)2010AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinAutomotiveEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorLecturerCHENTaoMay,2015湖南大學(xué)學(xué)位論

3、文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究巧取得的研究成果。除了文中特別加Ｗ標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)。人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標(biāo)明本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。：曰期作者簽名：年ｙ月呼曰吏＿項(xiàng)非學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢

4、索，可Ｗ采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。２、不保密囚。＂＂（請(qǐng)?jiān)冢保奚舷鄳?yīng)方框內(nèi)打心）：作者簽名；７棘曰期：年ｒ￡Ｂ＾＾導(dǎo)師簽名；曰期：年￡曰尸＞＾基于耐撞性仿真的拼焊板方框梁碰撞研究摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，汽車逐漸成為人們出行的最重要交通工具。汽車產(chǎn)量與保有量急劇增加帶來愈發(fā)嚴(yán)重的安全問題。因此，汽車安全性能標(biāo)準(zhǔn)也需隨之提高。而提高汽車安全性能的一個(gè)重要途徑是增強(qiáng)汽車前艙變形區(qū)域的吸能性能。汽車前艙的重要吸能結(jié)構(gòu)——前縱梁是提高前艙吸能性能的關(guān)鍵。前縱梁通常采用薄壁梁結(jié)構(gòu)，薄

5、壁梁結(jié)構(gòu)由于可產(chǎn)生高度壓潰的變形模式而具有優(yōu)良的吸能性能。同時(shí)因其質(zhì)量輕、價(jià)格低而被廣泛使用，本文主要研究薄壁梁結(jié)構(gòu)的耐撞性能。首先，在薄壁梁耐撞性能研究過程中，評(píng)價(jià)指標(biāo)之間經(jīng)常出現(xiàn)部分性能指標(biāo)相互矛盾導(dǎo)致對(duì)薄壁梁綜合性能的優(yōu)劣較難判斷。本文在薄壁梁拼焊板多工況耐撞性能研究中發(fā)現(xiàn)，無法通過直觀判斷來評(píng)定各設(shè)計(jì)參數(shù)下試件在多工況下的性能排名。因而，本文引入了一種新型評(píng)價(jià)方法即COPRAS評(píng)價(jià)方法，結(jié)合性能矩陣，根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性對(duì)其進(jìn)行權(quán)重比定量分析，最終對(duì)拼焊板的耐撞性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，該評(píng)價(jià)方法能夠高效、客觀地評(píng)價(jià)各設(shè)計(jì)變量下試樣的綜合耐撞性能，具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。

6、其次，建立臺(tái)車碰撞有限元仿真模型，并以高速動(dòng)態(tài)下的拼焊板碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的精度。針對(duì)薄壁梁拼焊板，研究其在不同材料牌號(hào)、板料厚度下的耐撞性能，并同時(shí)考察正面碰撞與斜面碰撞兩種工況，結(jié)合COPRAS評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)其綜合耐撞性能。研究結(jié)果表明，采用合理的材料牌號(hào)與板料厚度的拼焊板組合形式能夠顯著提高薄壁梁的綜合耐撞性能。最后，研究泡沫金屬填充材料對(duì)薄壁梁耐撞性能的影響。結(jié)合徑向基代理模型以及多目標(biāo)優(yōu)化算法，以薄壁梁截面尺寸、板料厚度以及泡沫金屬密度為設(shè)計(jì)參數(shù)，得出純軸向以及幾種斜碰角度下的以SEA(比吸能)和PCF(碰撞力峰值)為優(yōu)化目標(biāo)的Pareto前沿。研究結(jié)果表明，采用泡沫金屬填

7、充材料能夠提高薄壁梁的耐撞性能，其中在特定碰撞角度下相對(duì)非填充結(jié)構(gòu)具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文以提高薄壁梁耐撞性能為出發(fā)點(diǎn)，分別結(jié)合拼焊板技術(shù)以及泡沫金屬填充結(jié)構(gòu)對(duì)薄壁梁耐撞性能進(jìn)行了研究。通過本文的研究得到了利用拼焊板技術(shù)和添加泡沫金屬填充材料來提高薄壁梁耐撞性能的方法和研究思路。具有較高的指導(dǎo)意義和一定的工程應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：拼焊板；耐撞性能；薄壁梁；COPRAS評(píng)價(jià)方法；多工況；泡沫鋁；多目標(biāo)優(yōu)化碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopment