论文部分内容阅读
随着中国汽车保有量的不断增加,使得能源紧张、环境污染和安全危害问题日益凸显,这必将严重影响汽车工业的持续发展。研究表明,汽车车身轻量化能够很大程度上解决上述问题,实现轻量化成为汽车工业研究的热点问题。轿车B柱作为重要的侧面结构也需要轻量化,但由于B柱是侧面碰撞中吸能的主要部件,其侵入量、侵入速度和变形模式决定乘员的安全,因此,在实现B柱轻量化时要保证其耐撞性。本文首先建立了整车侧面碰撞有限元模型和B柱侧面碰撞简化模型。然后,针对B柱内板、外板、加强板和安全带固定板的厚度,结合正交试验、数学代理模型(响应面模型和Kriging模型)和序列二次规划法进行了综合厚度优化。获得了各板的理想厚度,使B柱的质量降低了7.80%。继而,将B柱沿高度方向分层,去掉加强板,并在综合厚度优化的基础上,在B柱外板使用三种新型板材进行优化。首先使用梯度强度板对B柱外板强度进行优化,针对B柱各区的屈服强度以及强度过渡区的位置进行了优化,获得各区的最佳强度及过渡区的最佳位置,使B柱质量降低11.28%；其次使用连续变截面板对B柱外板进行了改进设计,针对B柱各区的厚度以及厚度过渡区的位置进行优化,获得了各区的最佳厚度以及过渡区的最佳位置,在保证耐撞性的前提下,实现B柱质量下降20.05%；最后使用连续变截面梯度强度板对B柱外板进行优化,针对各区的厚度、屈服强度和过渡区的位置进行优化,得到各区的最优厚度、最优强度和最优过渡区位置,实现B柱质量下降22.82%。研究结果表明：合理分配B柱各板的厚度,使用连续变截面板、梯度强度板、连续变截面梯度强度板都能够实现B柱的轻量化和结构简化。连续变截面梯度强度板质量优化效果最佳,连续变截面板质量优化效果其次,梯度强度板质量优化效果最差。再次,B柱的最大侵入量和最大侵入速度发生在中部,增加中部的厚度和屈服强度能够提高其侧面耐撞性。