毕业设计（论文）-基于CATIA的汽车前防撞梁板设计

柳州工学院本科毕业论文（设计）题目基于CATIA的汽车前防撞梁板结构建模与仿真学院专业班级学号姓名指导教师职称日期[17]。本文分析了车辆在设计阶段激励的共振情况，通过软件进行自由模态和约束模态分析，得到模型的固有频率，并分析是否与车辆的固有频率接近而发生共振。（一）自由模态自由模态分析即表现出结构的固有属性，不受任何约束影响。前防撞梁板的自由模态分析结果如图4.2-11所示。从结果看前六阶的振动频率为0，在这种情况下，表现为刚体位移模态，频率趋近于0，模型不会发生形变，只会沿着三个轴进行移动和旋转。因此读取结果从第七阶开始，第七阶的频率为57.4Hz，此时前防撞梁板进入弹性模态。图4.2-11自由模态频率该模态下1到10阶效果图如下:图4.2-12（a）一阶模态图4.2-12（b）二阶模态图4.2-12（c）三阶模态图4.2-12（d）四阶模态图4.2-12（e）五阶模态图4.2-12（f）六阶模态图4.2-12（g）七阶模态图4.2-12（h）八阶模态图4.2-12（i）九阶模态图4.2-12（j）十阶模态图4.2-12（a-j）自由模态分析当汽车行驶时会应外界因素造成车身不平衡而产生强烈振动。根据前防撞梁板的自由模态分析结果显示，1-10阶固有频率范围为0~447.7Hz，数值并不位于整车频率范围10~50Hz内。不会出现刚体模态，汽车不会发生共振。（二）约束模态约束模态分析是重要的工程分析方法之一，用于评估特定约束条件下结构的振动特点。与自由模式分析不同，约束模式分析考虑结构上的实际约束，这些约束可以来自于支撑、连接、固定或其他边界条件。前防撞梁与周围部件是拼接连接，所以选用固定约束根据前防撞梁板与周围部件的焊接连接，即固定拼接点后进行模态分析，所以采用固定约束。通过求解有限元模型的特征值问题，可以得到结构在约束条件下的各阶模态频率和模态形状，这些信息可以用于评估结构的动态稳定性、避免共振现象、优化结构布局和改进连接方式等。图4.2-13约束模态频率该模态下1到10阶效果图如下:图4.2-14（a）一阶模态图4.2-14（b）二阶模态图4.2-14（c）三阶模态图4.2-14（d）四阶模态图4.2-14（e）五阶模态图4.2-14（f）六阶模态图4.2-14（g）七阶模态图4.2-14（h）八阶模态图4.2-14（i）九阶模态图4.2-14（j）十阶模态图4.2-14（a-j）约束模态分析如图4.3-13，根据前防撞梁板的约束模态分析结果显示，1-10阶固有频率范围为258.432~1077.1Hz，不会出现刚体模态。这些数值并不位于整车频率范围10~50Hz内，且逐渐增加。由此可证明，前防撞梁板不会发生共振，符合设计要求。结论通过对汽车前防撞梁结构设计命题的研究，对汽车前防撞梁进行了细致详细的研究，了解了汽车前防撞梁的国内外的历史过程和现状，提出基于铝合金的前防撞梁板方案，该方案具有优良的刚度和强度，在强度和刚度优秀的情况下最大程度的保证汽车整车的结构完整和车内人员的安全性。相比于多层加强板，更加轻量化，提高汽车燃油经济性。综合评估此方案的性能和稳定性更优秀。对于汽车前防撞梁的大面、侧面和其他面的设计，在经过调研分析市面上的前防撞梁的参数后，选取和计算了前防撞梁的基本参数，然后利用CATIA对该车的前防撞梁板进行参数化建模，最后利用有限元分析对所建立的模型进行自由模态和约束模态分析。通过CATIA软件的使用，我对前防撞梁的整个结构有了详细的了解，尤其是前防撞梁的选材以及碰撞时力的传递，根据前防撞梁的功能要求，需要考虑的因素包括梁的形状、厚度、材料、吸能盒的结构和连接方式等。其中，梁的厚度和材料是影响其吸能性能的关键因素。通过将前防撞梁板导入CATIA的有限元分析模块，我们对该结构分别进行静态和额定动态载荷的有限元分析，分析其安全性能和车身前部强度。有限元分析结果可以预测该结构在最大应力的临界条件下变形和疲劳破坏情况。为该结构设计提供了准确的数据支撑。参考文献张一凡.某汽车前防撞梁的动态特性分析及轻量化设计[D].山东建筑大学.2019:34-36.高善平,王忠达.新能源汽车前防撞梁的抗撞性及轻量化设计[J].佳木斯大学学报(自然科学版).2021(07):17.Kim;Park.Crashsimulationanddevelopmentofautomotivebumperimpactbeamdesignforweightreduction[J].InternationalJournalforEngineeringModelling,2013,(1/4)肖罡,郭鹏程,项忠珂,王文韫,韦春华,杨钦文.汽车铝合金前防撞梁截面的有限空间优化设计[J].塑性工程学报.2021(08):56-57..闫华军,邢博,张双杰,马世博,王伟,闫志刚,刘召升.基于Dynaform的前防撞梁回弹分析及模具补偿研究[J].塑性工程学报.2022(13):74-76.陈祖兴,王运辉,程一明,聂昕.基于正面碰撞前防撞梁的DOE轻量化设计[J]机械工程师.2018(06):57-60.辜健尧.基于某乘用车偏置碰撞及顶压安全性的车身结构优化设计[D].湖南大学,2020(10):67-69.F.A.;P..Incrementaldesignprocessforvehiclestructuralcomponentsusingthermoplastic-basedcomposites:Asimulation-guidedapproachfordooranti-intrusionbeams[J].CompositesPartB,2023陈士伟.基于碰撞安全性的汽车保险杠横梁轻量化设计[D].长春工业大学,2022(08):19-23.陈士伟.基于碰撞安全性的汽车保险杠横梁轻量化设计[D].长春工业大学,2022(08):92-96.汪永嘉,董红顺,张代胜,谭继锦.保险杠前防撞梁材料-结构一体化轻量化设计[J].重庆理工大学学报(自然科学),2022,36(07):86-93.先进车型轻量化技术研究及数据系统建设[C].“创新材料引领汽车发展新机遇”——2019中国车用材料（西青）国际论坛:[出版者不详],2019:511-525.臧杰.FRP汽车防撞梁的材料/结构协同优化[D].江苏理工学院,2018.18.王传青.白车身前端结构—材料—性能一体化轻量化多目标协同优化设计[D].吉林大学,2016.17.吴庆睿.汽车轻量化材料及制造工艺分析[J].汽车测试报告，2023，No.256(17):88-90.陈志耀,马天战,马丹萍,.汽车轻量化的技术动向[J].汽车零部件，2022（08):92-95.王利刚,李军.我国汽车轻量化材料“十三五”时期发展回顾及未来展望[J].新材料产业,2020,No.319(06):25-30.姜旭.基于SolidWorksSimulation的轿车后防撞梁强度非线性分析[J].汽车实用技术,2019,No.282(03):54-56.致谢 随着这篇致谢词的开始，也就意味着学生生涯的最后一站了，大学美好的时光总是过得很快的。蓦然回首，时光如梭。行为至此，落笔为终。目之所及，皆是回忆，虽有千万不舍，但仍要心存感激，向给予我帮助、支持和鼓励的各位表达我的最诚挚的感激和敬意。得遇恩师，何其有幸。首先，我想以我最真诚得状态对我的论文指导老师说一句谢谢。感谢老师百忙之中对我论文撰写的悉心指导和宝贵意见，从最开始的论文开题的每个细节，你都会第一时间回答我的疑问以及下一步进程。愚钝有时，老师从不曾责备总是回以关心。成为您的学生，深感荣幸。其次，感谢我每一个阶段的好朋友，总是在我脆弱失意的时候给我安慰和包容，我感到知足和幸福，在毕业之际，那就祝我们攀越不