碳纖維復(fù)合材料縱梁的碰撞性能評估與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、汽車在正面碰撞過程中主要依靠縱梁來吸收能量，其吸能特性和變形過程對汽車耐撞性有顯著的影響。有限元法是靜態(tài)分析和結(jié)構(gòu)耐撞性分析的重要方法，本文選取某皮卡車的前縱梁結(jié)構(gòu)為研究對象，建立了車架及整車有限元模型，在此基礎(chǔ)上選取了一種碳纖維鋪層方法，采用輕型碳纖維復(fù)合材料縱梁置換傳統(tǒng)材料縱梁，完成了剛度分析以及自由模態(tài)分析，得出材料替換對車架性能的影響。之后對這兩種整車模型做碰撞分析，并驗證了此方案的可行性，最后對此碳纖維復(fù)合材料縱梁進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2、，發(fā)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料縱梁比原金屬材料縱梁具有更好的吸能性和更輕的質(zhì)量。本文具體開展的工作如下：
　　1、在 Hypermesh中對某皮卡車的 CATIA模型進行幾何清理，嚴格按照汽車企業(yè)網(wǎng)格質(zhì)量標準對模型進行網(wǎng)格劃分，依據(jù)實車的連接情況對有限元整車模型進行裝配并賦予相應(yīng)的材料和屬性，完成置換縱梁前后兩種整車的CAE建模。
　　2、分別對兩種材料的車架進行了彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分析以及自由模態(tài)分析，通過對比分析，得出碳纖維復(fù)合材料縱

3、梁能較好的滿足彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度要求，其模態(tài)固有頻率相比原車架更加遠離發(fā)動機激振頻率，不會出現(xiàn)低頻共振現(xiàn)象。
　　3、根據(jù) GB11551—2003法規(guī)要求，在整車有限元模型中設(shè)置初始速度及剛性墻。分別從縱梁吸能量、B柱加速度、前圍板侵入量等幾個方面分析這兩種車架的正面碰撞性能。
　　4、根據(jù)正面碰撞性能分析結(jié)果，通過降低復(fù)合材料縱梁厚度和添加加強板的方法對縱梁進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達到了減小 B柱加速度及改善縱梁吸能性能為優(yōu)化目標有效