某轎車發(fā)動(dòng)機(jī)罩材料-結(jié)構(gòu)一體化輕量化方法研究.pdf

1、據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2014年，我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量已達(dá)到2.64億輛。隨著汽車保有量的迅猛增加，能源消耗、環(huán)境污染以及交通安全危害等問題日益凸顯，為了解決上述問題，各大汽車企業(yè)紛紛提出應(yīng)對(duì)策略，其中最主要的解決措施之一就是實(shí)施汽車輕量化。汽車的輕量化就是在保證其剛度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，以達(dá)到降低能耗的目的，而發(fā)動(dòng)機(jī)罩作為汽車車身的主要覆蓋件之一，對(duì)整車的輕量化起著舉足輕重的作用。由于我國(guó)公路交通情況復(fù)雜，行人、電動(dòng)車、

2、機(jī)動(dòng)車混用道路較多，易發(fā)生行人碰撞事故，因此，在2008年，我國(guó)頒布了國(guó)標(biāo)GB/T24450-2009，提出了汽車對(duì)行人碰撞保護(hù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2016年8月，中國(guó)汽車技術(shù)研究中心提出將在2018版C-NCAP評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中增加行人保護(hù)安全性能評(píng)價(jià)。因此，研發(fā)行人保護(hù)式輕量化發(fā)動(dòng)機(jī)罩將成為各大汽車企業(yè)的重點(diǎn)研究方向之一。
　　本文以東南汽車在研SUV發(fā)動(dòng)機(jī)罩為研究對(duì)象，分析了發(fā)動(dòng)機(jī)罩基于靜態(tài)彎曲、扭轉(zhuǎn)、安裝變形等三種工況下的力學(xué)性能，然后

3、根據(jù)力學(xué)性能分析結(jié)果，結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化理論，建立了發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板的OptiStruct優(yōu)化模型，進(jìn)行了內(nèi)板拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，提出了三種輕量化方案對(duì)內(nèi)板優(yōu)化后的發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)行材料輕量化設(shè)計(jì)，得到了一款新型發(fā)動(dòng)機(jī)罩。依據(jù)E-NCAP V8.0評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，利用Radioss軟件建立了行人頭型沖擊器撞擊優(yōu)化前后發(fā)動(dòng)機(jī)罩模型，對(duì)比分析仿真結(jié)果，驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)罩輕量化方案可行。通過行人頭型沖擊器撞擊試驗(yàn)，驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)罩輕量化方案的有效性。主要研究?jī)?nèi)容包

4、括：
　?。?）基于靜力學(xué)理論和有限元理論，分析了三種常見工況下原發(fā)動(dòng)機(jī)罩的力學(xué)性能，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的內(nèi)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果重新設(shè)計(jì)內(nèi)板結(jié)構(gòu)以滿足分析工況的需求，但輕量化效果有限，僅降低重量2.1%；
　　（2）為了滿足企業(yè)輕量化的設(shè)計(jì)目標(biāo)，針對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化后的發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)板，選擇了高強(qiáng)度鋼、鋁合金以及碳纖維復(fù)合材料作為輕量化材料，設(shè)定了三種不同方案對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)行材料輕量化設(shè)計(jì)，通過對(duì)比分析材料輕量化后發(fā)動(dòng)機(jī)罩的綜合力學(xué)

5、性能，最終確定采用高強(qiáng)度鋼的發(fā)動(dòng)機(jī)罩適合公司需要，且其輕量化效果達(dá)到了12.6%；
　?。?）根據(jù)E-NCAP V8.0評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分別建立了頭型沖擊器撞擊優(yōu)化前后發(fā)動(dòng)機(jī)罩的有限元模型，選擇了部分撞擊點(diǎn)進(jìn)行仿真分析，通過對(duì)比兩種仿真模型的頭部HIC，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后發(fā)動(dòng)機(jī)罩的行人頭部保護(hù)效果要優(yōu)于優(yōu)化前的發(fā)動(dòng)機(jī)罩；對(duì)優(yōu)化后發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)行頭型沖擊器撞擊試驗(yàn)，將試驗(yàn)得到的 HIC值與仿真 HIC值進(jìn)行對(duì)比，其吻合度較好，從而驗(yàn)證了發(fā)動(dòng)機(jī)罩輕量化