基于車身結構的輕量化方法研究.pdf

1、隨著汽車數量的迅速增長,資源匱乏和環(huán)境污染這一世界性問題愈發(fā)突出,汽車輕量化設計是解決此問題的有效方式之一。汽車是由各項性能組合的矛盾產品體,在對汽車進行輕量化的同時,還應保證汽車的其它性能(如動力性、安全性及舒適性等)不至于下降或下降的過低,以滿足乘員對汽車各項性能的需求。本文主要從新型輕量化材料的應用和車身結構優(yōu)化設計兩大方向來研究汽車車身結構輕量化方法。主要研究內容如下:
　　1)以白車身閉合件引擎蓋為例,應用滿意協調法對車

2、身結構進行拓撲優(yōu)化設計。以滿意協調法和SIMP(實體各向同性材料懲罰函數)變密度法為基礎,結合OptiStruct優(yōu)化工具,提出一種多目標拓撲優(yōu)化設計方法。通過一定的轉換,直接避開了滿意協調法中只含不等式約束條件,同時,以平均特征頻率公式作為目標函數來優(yōu)化前三階固有頻率,保證了前三階頻率在優(yōu)化的過程中,不會發(fā)生次序相互調換的情況。優(yōu)化后,引擎蓋的質量減輕,且引擎蓋的扭轉剛度、前三階固有頻率有顯著提高,引擎蓋的彎曲剛度滿足性能要求。

3、>　　2)以上述經拓撲優(yōu)化后的引擎蓋為例,研究碳纖維增強復合材料在車身結構上中的應用。把T300/5280碳纖維增強復合材料(碳纖維用T300,基體用5208環(huán)氧樹脂)應用到引擎蓋的外板蒙皮上,通過優(yōu)化引擎蓋內板的厚度、復合材料各層的厚度及角度,在保證引擎蓋質量至少下降15％、靜態(tài)工況下復合材料不發(fā)生失效及其它鋼板材料不發(fā)生屈服的情況下,使引擎蓋的目標性能(模態(tài)性能、彎曲及扭轉剛度性能)進一步提高。
　　3)以白車身閉合件前車門為