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车身前部参数化模型的抗撞性分析与修改

作　者: 李恒
导　师: 徐涛
学　校: 吉林大学
专　业: 固体力学
关键词: 车身概念设计参数化建模二次开发碰撞分析结构优化
分类号: U461.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

我国汽车产业已经进入飞速发展的阶段，汽车成为国民生产生活中的必备工具。汽车产业作为国民经济中十分重要的组成部分，成功拉动了经济的增长与社会的进步。在与国际品牌进行各种方式合作的背景下，我国想要成为具有先进生产技术和能力的汽车工业强国，就必须大力发展具有自主知识产权的国有品牌和车型。汽车被动安全性能，一直是汽车研发生产者以及消费者所关心的重要指标。因此，车辆碰撞安全研究也是整个汽车研发过程中十分重要的环节。在车型开发的概念设计阶段进行碰撞分析，是在设计详细车身之前对碰撞性能进行评估，即将CAE前置，节省车型开发后期碰撞安全分析的人力和物力投入。本文基于有限元前处理软件HyperMesh的二次开发，在车身概念设计阶段，根据主要参数进行车身前部参数化建模，进而对参数化模型进行碰撞分析并根据结果进行结构修改。本文基于吉林省科技发展计划项目《轿车车身部件双模参数化集成库建立及抗撞性快速优化研究》（编号：20126001）以及一汽技术中心项目《乘用车碰撞参数化模型技术研究》，主要进行以下研究：（1）对HyperMesh二次开发工具Tcl/Tk语言以及Process Studio进行简要概述，研究HyperMesh二次开发方法。将脚本语言Tcl/Tk嵌入Process Studio程序，并应用于HyperMesh二次开发中。对车身前部碰撞结构，包括保险杠、吸能盒、连接板以及前纵梁等部件，进行参数提取以及建模方法研究。基于HyperMesh二次开发技术，实现参数化模型建立的流程自动化。（2）对车身抗撞性相关知识以及碰撞仿真分析常用的有限元求解器Ls-Dyna进行概述。在对参数化模型碰撞分析之前，应对其进行必要的前处理。利用二次开发工具，将所进行的前处理流程模块化，并与参数化建模模块整合，形成完整的建模与处理模块，实现输入主要参数，就能够生成参数化模型，并进行碰撞分析前处理的功能。本文根据合作单位提供的数据，利用所创建模块建立参数化模型，并提交Ls-Dyna计算，碰撞分析结果显示，所建立的参数化模型能够合理反映车身前部在碰撞过程中的变形过程，在概念设计阶段的抗撞性设计具有参考意义。（3）本文利用基于正交试验设计的二次回归分析，近似构建用于反映原结构碰撞性能的代理模型。以合作单位较为关心的模型参数作为设计变量，采用遗传算法代理模型进行优化。优化结果不仅实现了结构轻量化，同时也提高了结构的吸能性，并有效降低了碰撞过程中的最大碰撞力，对车身结构修改有一定的指导意义。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 汽车被动安全的发展  12-15
  1.3 参数化建模技术概述  15-16
  1.4 本文主要研究内容  16-19
第2章参数化建模方法研究  19-41
  2.1 Tcl/Tk 语言  19-28
    2.1.1 Tcl/Tk 语言概述  19-21
    2.1.2 Tcl 语言的基本语法  21-27
    2.1.3 Tcl/Tk 语言在 HyperMesh 二次开发中的应用  27-28
  2.2 Process Manager 与 Process Studio  28-31
    2.2.1 Process Manager 简介  28-29
    2.2.2 Process Studio 简介  29
    2.2.3 HyperMesh 操作的流程自动化  29-31
  2.3 车身前部参数化模型建立  31-39
    2.3.1 车身前部模型参数提取  32-35
    2.3.2 模型建立方法研究  35-39
  2.4 本章小结  39-41
第3章车身前部参数化模型抗撞性分析  41-59
  3.1 汽车抗撞性分析概述  41-44
  3.2 Ls-Dyna 简介  44-49
    3.2.1 K 文件  45-48
    3.2.2 沙漏控制  48
    3.2.3 接触控制  48
    3.2.4 时间步长控制  48-49
  3.3 参数化模型构建与碰撞分析前处理模块  49-54
    3.3.1 建立几何模型  49-53
    3.3.2 Meshing——网格划分  53
    3.3.3 Analysis Setting——分析前处理  53-54
  3.4 车身前部参数化模型碰撞分析  54-58
    3.4.1 参数化模型建立  54-55
    3.4.2 Ls-Dyna 计算  55
    3.4.3 结果分析  55-58
  3.5 本章小结  58-59
第4章车身前部参数化模型修改  59-69
  4.1 构造响应面模型  59-62
    4.1.1 响应面方法概述  59-60
    4.1.2 二次回归正交试验组合设计  60-62
  4.2 遗传算法简介  62-63
  4.3 基于响应面模型的碰撞性优化与模型改进  63-66
    4.3.1 建立优化问题数学模型  63-64
    4.3.2 构造响应面模型  64-66
    4.3.3 基于遗传算法的抗撞性优化与模型改进  66
  4.4 本章小结  66-69
第5章结论与展望  69-71
  5.1 结论  69-70
  5.2 展望  70-71
参考文献  71-75
作者简介及在学期间所取得的科研成果  75-77
后记和致谢  77

车身前部参数化模型的抗撞性分析与修改

内容摘要

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