摘 要

在汽车行业的可持续发展战略中，车身轻量化和耐撞性是非常重要的研究方向。随着连续变截面辊压板技术的发展，变厚度车身结构成为实现汽车轻量化的一个非常有效的途径。本文在国标GB17354-1998的基础上通过侧面碰撞实验对影响变厚度B柱弯曲性能的影响因素进行相关研究，具体内容如下：

首先针对变厚度B柱的研究设计方案，查阅了相关文献，了解了连续变截面辊压板技术和激光拼焊板技术的优缺点，认识到变厚度B柱在汽车行业中具有很大的发展空间，但也存在很多问题。同时介绍了汽车安全法规和汽车被动安全仿真的发展阶段，为后文的汽车B柱侧面碰撞打下基础。

然后，论文介绍了B柱侧面碰撞模型的创建过程。在建立移动变形壁障车的过程中，主要考虑车体的初速度和碰撞体材料的选取，建好之后还要进行模拟碰撞，验证碰撞车是否合格。B柱有限元模型的创建过程较为复杂，需要按照步骤一步步执行。在碰撞结果的分析过程中，依次选取B柱上面的四个节点来代表人体头部、胸部、腹部和盆骨，这样既能节省时间，又会使得结果具有代表性。

最后，文章通过改变变厚度B柱模型中的碰撞位置、分区位置和分区厚度，来探究不同的因素对变厚度B柱弯曲特性的影响。由于实验模型很多，所以选取B柱腰线节点1808处作为输出点，通过研究不同模型的侵入量和侵入速度曲线来分析不同因素对B柱的影响。

关键词：TRB；变厚度B柱；有限元分析；汽车轻量化

Abstract

In the automotive industry's sustainable development strategy the body weight and crashworthiness is a very important research direction. With the continuous variable cross-section roll plate technology development variable thickness body structure has become a very effective way to achieve vehicle weight. Based on the national standard GB17354-1998 this paper studies the influencing factors of the bending behavior of the B-plate by the side impact experiment. The concrete contents are as follows

Firstly the research and design of the variable thickness B-pillar are reviewed and the advantages and disadvantages of the continuous variable cross-section roll plate technology and the laser tailoring technology are known. It is recognized that the variable thickness B column has a great development space in the automobile industry But there are many problems. At the same time it introduces the development stage of automobile safety regulations and passive safety simulation of automobile laying a foundation for the collision of the rear side of automobile B column.

Then the paper introduces the creation process of B-side collision model. In the process of establishing a mobile deformation barrier car the initial consideration of the initial velocity of the vehicle body and the selection of the collision body material are taken into account and then the simulation collision is carried out to verify whether the collision vehicle is qualified. B column finite element model to create the process is more complex need to follow the steps step by step. In the analysis of the collision results the four nodes above the B column are selected to represent the human head chest abdomen and pelvis which saves time and makes the results representative.

Finally the influence of different factors on the bending behavior of B-thick B-pillar is studied by changing the collision position partition position and partition thickness in the variable-thickness B-pillar model. Because of the large number of experimental models the B-column waist node 1808 is chosen as the output point and the influence of different factors on the B-pillar is analyzed by studying the intrusion and invasion velocity curves of different models.

Key word: TRB ;Variable thickness B-pillar ; finite element analysis ;vehicle weight reduction

目录

摘要 I

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 TWB和TRB的比较 2

1.3 TRB在国内外的应用及研究现状 4

1.4 课题的目的和意义 5

1.5 课题研究的主要内容 6

第2章 汽车被动安全仿真简介 7

2.1 汽车安全法规 7

2.2 汽车被动安全分析方法的发展 7

2.3 常用软件介绍 9

2.3.1 HyperWorks软件简介 9

2.3.2 LS-DYNA软件简介 10

2.3.3 MADYMO软件简介 10

2.4 基于LS-DYNA的汽车碰撞分析 10

2.4.1 K文件 11

2.4.2 材料模型 11

2.4.3 沙漏控制 12

2.4.4 接触控制 13

2.4.5 时间步长控制 13

2.5 本章小结 13

第3章 基于HyperMesh的有限元模型的建立 15

3.1 移动变形壁障车模型 15

3.1.1 MDB的结构与性能 15

3.1.2 MDB有限元模型的建立 16

3.1.3 MDB有限元的验证 16

3.2 B柱侧面碰撞简化模型的创建 18

3.2.1 几何清理与网格划分 19

3.2.2 材料与属性设置 19

3.2.3 定义接触和约束 20

3.2.4 定义初速度 21

3.2.5 沙漏控制和时间步长设置 21

3.3 本章小结 22

第4章 B柱侧面碰撞仿真结果分析 23

4.1 侧面模型的仿真验证 23

4.2 B柱仿真结果分析 24

4.2.1 B柱变形模式的分析 24

4.2.2 B柱侵入量的分析 26

4.2.3 B柱侵入速度的分析 28

4.3 本章小结 29

第5章 不同参数对B柱弯曲性能的影响 29

5.1 引言 29

5.2 不同碰撞位置对B柱弯曲性能的影响 30

5.3 不同分区位置对B柱弯曲性能的影响 32

5.4 不同厚度分布形式比对B柱弯曲性能的影响 37

5.4.1 B柱上部厚度变化对B柱弯曲性能的影响 38

5.4.2 B柱中部厚度变化对B柱弯曲性能的影响 40

5.4.3 B柱下部厚度变化对B柱弯曲性能的影响 41

5.5 本章小结 43

第6章 全文总结与展望 45

致谢 46

参考文献 47

第1章 绪论

1.1 研究背景

汽车作为我们生活的必需品，在我们日常出行、旅游方面起着越来越重要的作用，汽车需求量的增加使得我国的汽车产业得到了飞速发展。汽车虽然给人们的出行带来了很大的方便，节省了劳动力，加快了人类的生活节奏。但是随着汽车产业的蓬勃发展，汽车的生产量的保有量不断增加，它所带来的负面影响也在逐渐显现出来。

一方面，汽车工业的发展需要大量的自然资源，其中大部分还是不可再生资源；另一方面汽车工作时排放的尾气已经成为大气污染的主要来源，给人们的生存环境造成了巨大压力；此外，不仅高级车，基本上所有车都在追求舒适性和安全性，所以外部设备肯定会越来越多，汽车的质量增加使它的燃油消耗量无形之中提高了很多。所以，节约资源和减少尾气污染成为了汽车发展工业中的两个必需重视的问题。

为此，汽车企业一方面加大在新能源汽车方面的研究投入，如电动汽车和混合动力汽车等，另一方面也没有放弃汽车的轻量化。