汽车零部件结构性能分析及关键部件轻量化设计

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汽车包含有众多的零部件，零部件是汽车发展的基础和重要组成部分。零部件结构性能的优劣直接影响着汽车的结构性能和使用品质。零部件结构性能不足会使汽车在使用中出现振动、变形甚至开裂等一系列问题，这样不仅会降低驾乘人员对于车辆的品质评价，也会带来一定的安全隐患。所以应按照相应的技术标准对零部件的结构性能进行分析，并对其做出客观的评价。此外，由于汽车零部件的数量繁多，零部件质量的减轻也能实现整车的轻量化，有助于企业缩减成本，也有利于资源的合理利用。　　本文对某SUV的四种零部件进行了有限元建模，总结了零部件有限元建模流程与要求。针对这四种零部件的有限元模型进行了结构性能的分析，提炼出零部件结构性能分析方法，然后根据分析结果对零部件结构性能进行客观的评价。同时选取 B柱为研究对象进行轻量化设计，运用热压成型工艺使得左右两侧B柱共减重6.414kg。其次依据相关碰撞规程搭建了侧面碰撞仿真模型，对轻量化后的 B柱进行侧面耐撞性的验证分析，结果表明轻量化后的B柱耐撞性能有了一定的提升。　　主要内容如下：　　1、对车身结构件的轻量化方法进行研究和总结，介绍了新型材料、优化设计和连接工艺这三种常用的结构件轻量化方法，详细介绍了高强度钢、有色合金材料、塑料复合材料三种常用的轻质化材料，探讨了结构优化设计、结构布局设计、拓扑优化设计三种轻量化设计思路，总结了激光拼焊、TOX连接两种连接工艺的技术特点。　　2、对有限元建模进行了系统的介绍，根据相关企业标准以及工程经验进行了网格的正确划分和网格质量的检查，创建了正确的零部件连接关系，对点焊以及缝焊等进行了模拟，对做好连接的模型进行了材料属性的分配，建立好了前门、背门、前舱盖、座椅的有限元模型，并对有限元建模的基本流程和要求进行了总结。　　3、介绍了零部件结构性能分析的相关理论和技术标准，根据这些分析工况对前门、前舱盖、背门以及座椅的模态、刚度、抗凹、强度等结构性能进行了相关的分析，并依据分析结果对这四种零部件的结构性能做出了客观的评价，主要包括零部件的振型是否合理，其模态频率是否避开了敏感区域，一阶频率是否能达到企业要求、零部件的扭转刚度、弯曲刚度、侧向刚度等是否符合企业的结构性能要求、零部件外表的抗凹能力是否能达到提升车辆品质评价的要求、以及部分零部件的强度能否满足于国家相关标准的规定，同时提炼出零部件结构性能分析的流程。　　4、对某SUV的B柱进行轻量化设计，从生产工艺入手进行优化，对B柱采用热压成型来替代传统的冷压成型，材料由B340/590DP提升至BR1500HS，最终使左右两侧B柱共减重6.414kg，并为生产工艺节省了两套模具。其后依据相关的碰撞规程搭建了侧面碰撞仿真平台，对轻量化设计后的车辆进行了侧面耐撞性的验证分析，通过两种方案 B柱假人对应部位的参考点入侵量和入侵速度的对比，证明轻量化后的车辆侧面耐撞性有了一定的提升，可以保证车辆的安全性能，为企业轻量化提供了一定借鉴。

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作者
黄颖;
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作者单位

重庆理工大学;

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授予单位重庆理工大学;
学科车辆工程
授予学位硕士
导师姓名胡远志;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类
关键词
汽车零部件,结构性能,轻量化设计,侧面碰撞;

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