爆炸环境下车门防护结构优化设计
发布时间：2022-12-04 14:54
随着国际形势的日益严峻,车辆面临着越来越多的爆炸威胁。车门作为乘员生存空间的重要组成部分,只有保证车门具有良好的抗爆炸冲击性能,才能保护乘员的生命安全,因此对车门防护结构进行优化设计研究具有重要意义。本文以某型军用车辆为研究对象,通过理论分析、有限元仿真以及试验研究相结合的方法对爆炸环境下车门防护结构的响应以及抗冲击性能进行研究。主要方法如下:首先通过理论分析了炸药在土壤以及空气中爆炸的传播规律,并且通过对比约束方形靶板的爆炸试验结果,验证不同工况下有限元分析数值模拟算法选择的可行性与准确性。接着建立准确的车门有限元模型,分析车门的动静态性能是否满足要求,同时根据工况的特点确定爆炸分析中简化的研究对象与边界条件,分析车门在爆炸环境下的结构响应,寻找车门设计中的薄弱部分。然后针对薄弱部分进行车门防护结构设计,并在轻量化的基础上选择出防护性能最优的结构。最后对车门防护结构进行多学科多目标优化,进一步发挥各个组件的防护能力,提升车门结构整体的抗冲击性能与吸能效果。结果表明,优化后的车门防护结构可以很好地限制车门的最大入侵量与加速度,提升车门的抗冲击性能和吸能效果,保护乘员的生命安全。本文的研...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 论文研究背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 爆炸环境下车门及防爆门研究现状
1.2.2 侧面碰撞下车门研究现状
1.3 论文主要研究目的和内容
2 爆炸冲击波理论及数值分析算法研究
2.1 爆炸冲击波理论研究
2.1.1 土壤中炸药的爆炸过程研究
2.1.2 空气中炸药的爆炸过程研究
2.2 爆炸数值分析算法研究
2.2.1 爆炸数值分析算法
2.2.2 不同爆炸工况下数值分析算法选择
2.3 本章小结
3 车门结构动静态性能与爆炸下结构响应研究
3.1 有限元建模
3.2 车门结构动静态性能研究
3.2.1 模态分析
3.2.2 刚度分析
3.3 底部爆炸环境下车门结构响应
3.3.1 底部爆炸边界条件的建立
3.3.2 底部爆炸结构车门响应分析
3.4 侧面爆炸环境下车门结构及乘员响应
3.4.1 侧面爆炸边界条件的建立
3.4.2 侧面爆炸车门结构响应分析
3.4.3 侧面爆炸乘员响应分析
3.5 本章小结
4 车门防护结构设计
4.1 门锁
4.1.1 改变门锁材料
4.1.2 改变门锁结构
4.2 车门主体
4.2.1 Z型结构
4.2.2 双曲面结构
4.2.3 正泊松比蜂窝结构
4.2.4 负泊松比蜂窝结构
4.2.5 四种结构的比较
4.3 加强梁结构
4.4 本章小结
5 爆炸环境下车门防护结构多学科多目标优化研究
5.1 车门防护结构多学科多目标优化理论研究
5.1.1 试验设计
5.1.2 近似模型
5.1.3 优化方法
5.1.4 帕累托最优原理
5.2 车门防护结构多学科多目标优化模型的建立与求解
5.2.1 设计变量
5.2.2 优化目标和约束
5.2.3 多项式响应面模型
5.2.4 优化数学模型的建立与求解
5.3 优化结果分析
5.3.1 优化结果的验证
5.3.2 优化前后车门动态性能比较
5.3.3 优化前后车门抗冲击性能比较
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响[J]. 俞彤,王显会,周云波,曾斌,王璜. 科学技术与工程. 2018(21)
[2]爆炸荷载作用下复合材料加筋板的动力响应[J]. 赵政,徐迎,孟凡茂,陈海龙,金丰年. 复合材料学报. 2018(03)
[3]浅埋炸药爆炸对靶板冲击的仿真方法对比研究[J]. 张鑫磊,周云波,王显会,王宗千. 爆破. 2016(04)
[4]军用车辆底部防护研究与发展综述[J]. 石秉良,王显会,张云,何建清. 兵工学报. 2016(10)
[5]车门内板侧面碰撞的耐撞性有限元分析与轻量化设计[J]. 谢茂青,王雷刚. 长春工程学院学报(自然科学版). 2016(03)
[6]汽车侧面碰撞车门可靠性优化设计[J]. 武和全,毛鸿锋,曹立波. 公路交通科技. 2016(08)
[7]轿车车门侧面碰撞有限元仿真及优化研究[J]. 乔维高,张良安,涂进进. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(02)
[8]基于LBE方法的驾驶室防护仿真[J]. 周云波,郭启涛,佘磊,王显会,魏然. 北京理工大学学报. 2016(03)
[9]基于碰撞安全性的汽车车门轻量化研究[J]. 王伟,张渝,林欢,徐青龙. 北京汽车. 2014(02)
[10]侧面碰撞中车门自动解锁现象的改进[J]. 曹兆友,沈海东. 汽车工程师. 2014(01)
博士论文
[1]爆炸冲击下车身结构防护机理及多学科优化研究[D]. 魏然.南京理工大学 2017
[2]越野汽车底部防护性能评价与结构优化研究[D]. 石秉良.江苏大学 2017
[3]新型负泊松比结构关键技术研究及其在车身设计中的应用[D]. 周冠.湖南大学 2015
[4]基于多学科优化设计方法的白车身轻量化研究[D]. 卢放.吉林大学 2014
硕士论文
[1]抗冲击型车身柔性底部结构防护技术研究[D]. 任朋飞.南京理工大学 2018
[2]侧面爆炸环境下车身结构优化设计研究[D]. 彭兵.南京理工大学 2017
[3]爆炸环境下车内乘员约束系统分析与优化设计[D]. 龚李施.南京理工大学 2017
[4]基于侧面碰撞安全性的电动汽车车门结构多学科优化[D]. 曹诚.合肥工业大学 2015
[5]某型车身底部防护结构改进及优化技术研究[D]. 佘磊.南京理工大学 2015
[6]某型防地雷车车身结构优化设计研究[D]. 郭启涛.南京理工大学 2015
[7]某型车驾驶室底部防护技术研究[D]. 郑雅丽.南京理工大学 2014
[8]基于刚度和耐撞性的车门结构轻量化设计研究[D]. 刘云刚.华南理工大学 2013
[9]以轻量化为目标的汽车车身优化设计[D]. 黄磊.武汉理工大学 2013
[10]基于轻量化的车门结构优化[D]. 曾霁.湖南大学 2012
本文编号：3708471
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 论文研究背景及研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 爆炸环境下车门及防爆门研究现状
1.2.2 侧面碰撞下车门研究现状
1.3 论文主要研究目的和内容
2 爆炸冲击波理论及数值分析算法研究
2.1 爆炸冲击波理论研究
2.1.1 土壤中炸药的爆炸过程研究
2.1.2 空气中炸药的爆炸过程研究
2.2 爆炸数值分析算法研究
2.2.1 爆炸数值分析算法
2.2.2 不同爆炸工况下数值分析算法选择
2.3 本章小结
3 车门结构动静态性能与爆炸下结构响应研究
3.1 有限元建模
3.2 车门结构动静态性能研究
3.2.1 模态分析
3.2.2 刚度分析
3.3 底部爆炸环境下车门结构响应
3.3.1 底部爆炸边界条件的建立
3.3.2 底部爆炸结构车门响应分析
3.4 侧面爆炸环境下车门结构及乘员响应
3.4.1 侧面爆炸边界条件的建立
3.4.2 侧面爆炸车门结构响应分析
3.4.3 侧面爆炸乘员响应分析
3.5 本章小结
4 车门防护结构设计
4.1 门锁
4.1.1 改变门锁材料
4.1.2 改变门锁结构
4.2 车门主体
4.2.1 Z型结构
4.2.2 双曲面结构
4.2.3 正泊松比蜂窝结构
4.2.4 负泊松比蜂窝结构
4.2.5 四种结构的比较
4.3 加强梁结构
4.4 本章小结
5 爆炸环境下车门防护结构多学科多目标优化研究
5.1 车门防护结构多学科多目标优化理论研究
5.1.1 试验设计
5.1.2 近似模型
5.1.3 优化方法
5.1.4 帕累托最优原理
5.2 车门防护结构多学科多目标优化模型的建立与求解
5.2.1 设计变量
5.2.2 优化目标和约束
5.2.3 多项式响应面模型
5.2.4 优化数学模型的建立与求解
5.3 优化结果分析
5.3.1 优化结果的验证
5.3.2 优化前后车门动态性能比较
5.3.3 优化前后车门抗冲击性能比较
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸环境下车辆地板加速度对乘员小腿损伤的影响[J]. 俞彤,王显会,周云波,曾斌,王璜. 科学技术与工程. 2018(21)
[2]爆炸荷载作用下复合材料加筋板的动力响应[J]. 赵政,徐迎,孟凡茂,陈海龙,金丰年. 复合材料学报. 2018(03)
[3]浅埋炸药爆炸对靶板冲击的仿真方法对比研究[J]. 张鑫磊,周云波,王显会,王宗千. 爆破. 2016(04)
[4]军用车辆底部防护研究与发展综述[J]. 石秉良,王显会,张云,何建清. 兵工学报. 2016(10)
[5]车门内板侧面碰撞的耐撞性有限元分析与轻量化设计[J]. 谢茂青,王雷刚. 长春工程学院学报(自然科学版). 2016(03)
[6]汽车侧面碰撞车门可靠性优化设计[J]. 武和全,毛鸿锋,曹立波. 公路交通科技. 2016(08)
[7]轿车车门侧面碰撞有限元仿真及优化研究[J]. 乔维高,张良安,涂进进. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(02)
[8]基于LBE方法的驾驶室防护仿真[J]. 周云波,郭启涛,佘磊,王显会,魏然. 北京理工大学学报. 2016(03)
[9]基于碰撞安全性的汽车车门轻量化研究[J]. 王伟,张渝,林欢,徐青龙. 北京汽车. 2014(02)
[10]侧面碰撞中车门自动解锁现象的改进[J]. 曹兆友,沈海东. 汽车工程师. 2014(01)
博士论文
[1]爆炸冲击下车身结构防护机理及多学科优化研究[D]. 魏然.南京理工大学 2017
[2]越野汽车底部防护性能评价与结构优化研究[D]. 石秉良.江苏大学 2017
[3]新型负泊松比结构关键技术研究及其在车身设计中的应用[D]. 周冠.湖南大学 2015
[4]基于多学科优化设计方法的白车身轻量化研究[D]. 卢放.吉林大学 2014
硕士论文
[1]抗冲击型车身柔性底部结构防护技术研究[D]. 任朋飞.南京理工大学 2018
[2]侧面爆炸环境下车身结构优化设计研究[D]. 彭兵.南京理工大学 2017
[3]爆炸环境下车内乘员约束系统分析与优化设计[D]. 龚李施.南京理工大学 2017
[4]基于侧面碰撞安全性的电动汽车车门结构多学科优化[D]. 曹诚.合肥工业大学 2015
[5]某型车身底部防护结构改进及优化技术研究[D]. 佘磊.南京理工大学 2015
[6]某型防地雷车车身结构优化设计研究[D]. 郭启涛.南京理工大学 2015
[7]某型车驾驶室底部防护技术研究[D]. 郑雅丽.南京理工大学 2014
[8]基于刚度和耐撞性的车门结构轻量化设计研究[D]. 刘云刚.华南理工大学 2013
[9]以轻量化为目标的汽车车身优化设计[D]. 黄磊.武汉理工大学 2013
[10]基于轻量化的车门结构优化[D]. 曾霁.湖南大学 2012
本文编号：3708471
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