轻量化材料铝合金在汽车上的应用

轻量化材料铝合金在汽车上的应用

一、轻质材料铝合金在汽车上的应用(论文文献综述)

潘占福,李悦,付林,高志纯[1](2021)在《轻量化技术在汽车上的应用》文中认为轻量化技术在汽车制造中被广泛应用,轻量化材料及相关新技术的大量使用是汽车减重的重要途径。参考大众、奥迪等车型用材情况,分析了高强度及超高强度钢、铝合金、镁合金等轻质合金、碳纤维复合材料等轻量化材料的种类、性能特点、制造工艺以及在汽车上的应用现状,从成本、效率及工艺等多个方面进行对比,并阐述了汽车轻量化未来发展趋势。旨在通过对轻量化材料及工艺的研究,为汽车选材提供参考依据。

王爽[2](2021)在《全新架构电动车底盘车架轻量化设计与性能匹配方法研究》文中研究说明随着汽车产业蓬勃发展及汽车产量的快速增长,自然、能源及环境问题尤为突出,节能和环保是当今经济社会及汽车工业发展的永恒主题。为了满足改善人居环境和减少有害物质排放的要求,汽车轻量化技术应运而生,成为汽车减少污染和节能增效的重要手段之一,同时为了尽快促成汽车与社会的绿色协调发展,纯电动车的普及也势在必行。但当下针对纯电动车的研发主要聚焦于电池和电子控制系统等方面,结构设计方面涉及较少,尤其针对全新架构电动车底盘车架结构的研究更为匮乏。另外,目前的纯电动车大多是基于燃油车结构进行的改装,其乘员舱与底盘车架之间的性能分配尚未明确,加上新材料在汽车结构上的不断应用与发展,因此针对电动车乘员舱与底盘车架性能分配和底盘车架的正向轻量化设计方法的研究迫在眉睫。本文以某全新架构电动车为对标车型,从乘员舱与底盘车架模块的集成系统(以下简称为“耦合系统”)的一阶模态及弯、扭刚度(基本NVH性能)的性能分解与集成匹配、碰撞能量分解与能量流传递路径、结构多工况联合拓扑优化、改进的设计变量筛选方法、改进的多目标粒子群算法和多属性决策法等进行了深入研究,最后优化出底盘车架结构的轻量化设计方案,并对轻量化底盘车架结构进行样件试制和试验验证。论文的主要研究内容概括如下:首先,建立对标车型底盘车架有限元模型、耦合系统有限元模型和整车有限元模型,计算了耦合系统的基本NVH性能并与对标车型相应数据进行对比,从而验证了耦合系统有限元模型的有效性;然后对对标车型底盘车架的正碰和侧碰工况下的结构耐撞性进行了分析,提取结构耐撞性指标。最后根据对标车的基本NVH性能和耐撞性能确定待开发底盘车架的设计目标。其次,提出了简单的矩形截面中空薄壁管结构分别模拟乘员舱、底盘车架模块及其集成的耦合系统,得出了在弯曲和扭转工况下,乘员舱、底盘车架模块和耦合系统满足并联弹簧关系;一阶弯曲模态下,耦合系统频率近似等于乘员舱频率与底盘车架频率值之差;一阶扭转模态下,乘员舱、底盘车架和耦合系统满足多项式关系;同时在对标车型上验证性能指标分解方法的有效性。接着对碰撞过程中的能量传递路径和能量指标分解方法进行了研究,计算了底盘车架比吸能和吸能比,最后基于该对标车底盘车架能量指标确定了待开发底盘车架的能量设计目标。接着,选用等效静态载荷与惯性释放结合的方法,将碰撞过程中的峰值在内的局部碰撞力均值引入拓扑优化中,按照变密度法与折衷规划法对底盘车架在多种碰撞工况下进行联合拓扑优化设计,建立底盘车架概念设计模型和整车模型。然后对待开发车进行计算分析并与设计目标进行了对比,结果表明该底盘车架初始结构耐撞性指标略有差距。因此考虑对该底盘车架结构进行多目标优化设计。然后,建立全新架构电动车底盘车架的全参数化模型,采用基于熵权法的TOPSIS方法筛选出最终设计变量。引入铝合金底盘车架部件的挤压成形工艺参数为约束条件。采用支持向量回归模型建立刚度和模态性能指标的代理模型,RBF模型建立耐撞性指标的代理模型。提出改进的多目标粒子群算法对底盘车架模型进行优化,获取Pareto前沿解。提出了博弈论与灰色关联分析结合的方法对Pareto前沿解进行优劣排序,得到最优设计方案。最后,对优化后底盘车架的基本NVH性能和结构耐撞性能进行计算,并与设计目标进行了对比分析,结果表明优化的底盘车架性能达到了设计目标要求,与初始模型相比,减重率达到12.16%;同时计算出该底盘车架结构与项目团队优化得到的碳纤维复合材料乘员舱集成装配后的质量为218kg,与同尺寸钢制结构的白车身质量314kg相比减重达到30.5%。最后对轻量化底盘车架样件进行基本NVH性能试验和正面台车碰撞试验,结果表明仿真计算结果与试验值相吻合,从而验证了底盘车架轻量化优化设计方法是可行有效的。

杨甄鑫,廖抒华[3](2021)在《轻质合金在汽车轻量化中的应用》文中进行了进一步梳理为了降低空气污染,节省能源消耗,汽车轻量化已成为一种发展趋势。轻质合金的应用是实现汽车轻量化的有效途径,分别分析了铝合金、镁合金、钛合金3种轻质合金的特点与性能优势,阐述了轻质合金的发展与应用现状,总结了轻质合金在汽车轻量化应用中的现存问题,最后提出了我国汽车工业轻质合金的发展建议。

谭东升[4](2020)在《车身铝合金结构自冲铆连接工艺试验与仿真》文中提出在我国汽车工业的发展中,轻量化已经逐渐成为了实现现代汽车节能减排的关键技术措施,在国际社会上受到了普遍的重视。从目前的具体情况来看,合理的使用铝合金和高强钢混合的车身制造理念,已经成功的在某些知名汽车品牌当中推广,并且还获得了一些比较理想的效果,达到了较为明显的减重作用。自冲铆接是铝合金车身应用最多的一种连接方式,在车型开发中针对铝合金自冲铆接结构强度和布置合理性往往要在样车做完后才能开展验证,随着现代仿真技术发展,应用仿真技术能在车型开发初期提前验证车身性能,要想加强仿真分析对这方面的应用,需求确立一种有限元的离散模型来模拟自冲铆接接头。以铝合金材料6082-T6制作的自冲柳接头为研究对象,进行多组测试,研究接头的抗拉剪性能,然后在有限元软件建立仿真模型与试验工况对比,确定一种车身结构性能仿真用的自冲铆接接头的离散模型,最后将此模型应用于白车身刚度性能仿真分析,通过实车试验证明模型的有效性。本文主要工作内容如下:研究了自冲铆接工艺过程及工作原理,研究了自冲铆接工艺在汽车铝合金车身开发设计中的应用发展趋势,通过前人经验总结自冲铆接的仿真模型在开发流程中白车身结构性能仿真分析影响,分析自冲铆接在车身结构仿真应用中的难点。通过多组自冲铆接力学试验,试验过程采用万能试验机及非接触式应变测量仪对自冲铆接接头进行力学特性测试,运用正态分布方法统计试验结果,分析自冲铆接的基板厚度、铆钉数量、粘胶结构及排列频次对自冲铆接接头的影响。运用仿真分析方法,在仿真分析软件制定4种自冲铆接接头模拟方式,通过拉剪工况对比试验中的变形模式、最大抗拉载荷、最大塑性应变来确定车身结构仿真中自冲铆接单元及周边结构的建模方式。选取某车型钢铝混合白车身,在Hypermesh软件中建立白车身有限元模型,模型中自冲铆接单元用之前确定的建模方式,然后计算车身结构的弯曲和扭转刚度,进行仿真与试验对比分析,验证模型有效性。通过自冲铆接接头力学特性试验及仿真分析研究,确定了一种车身性能仿真的自冲铆接模型,并将建模方法应用到铝合金车身弯曲和扭转刚度分析中,取得了良好效果,仿真与试验误差较小,已具备仿真指导设计开发能力。

李光霁,刘新玲[5](2020)在《汽车轻量化技术的研究现状综述》文中指出近年来汽车行业的科技水平发展程度逐渐提高,汽车行业进入高速发展阶段,然而随之而来的环境和能源问题也日趋加重。轻量化技术变成了各个汽车企业提升市场竞争力的关键,作者根据近些年来汽车轻量化技术现状进行综述,主要介绍了包括轻量化材料(高强度钢、镁合金、铝合金、钛合金、塑料及复合材料)、现阶段应用于汽车制造的先进加工工艺(激光焊接技术、液压成形技术)以及发展逐步成熟、显着提高轻量化成果的结构优化(尺寸优化、形状优化、形貌优化、拓扑优化、多目标多学科优化)的使用现状以及对其发展趋势的探讨。

孝成美[6](2020)在《汽车轮毂的结构分析及轻量化设计》文中提出随着汽车制造技术的不断发展,国内汽车的保有量急剧增长。汽车保有量的增加虽然意味着人们的生活水平得到了改善,但是也带来了许多环境和能源等问题。汽车轮毂作为汽车上的重要部件,在满足车辆对轮毂性能基本要求的前提下,制造轮毂的材料消耗最小不仅能够降低能源消耗,减小环境污染,还能显着提升车辆的操控性能,对此,本文对汽车轮毂的结构分析和轻量化设计展开研究。首先,按照GB/T3487-2005对汽车轮辋的规定和相关行业规范,利用SolidWorks建立15×61/2J轮毂物理模型,通过对直辐无掏料轮毂模型进行形状拓扑优化分析,确定了既能够承受较大载荷,又能满足轻量化设计要求的曲辐有掏料的轮毂进行分析。其次,基于疲劳累积损伤理论,建立轮毂的疲劳寿命数学模型,利用ANSYS Workbench与CAD建模软件的无缝集成,对汽车轮毂进行了弯曲疲劳、径向疲劳以及冲击仿真试验的有限元分析,最终结果表明了弯曲工况对轮辐和与之相连接的轮辋边缘影响最大,径向工况对轮辋的影响最大,冲击工况对轮毂轮缘和轮辐有掏料的位置处破坏最大,但三种工况下的应力值都小于铝合金材料的屈服强度,满足了正常工况下的使用要求。再次,通过对轮毂的有无约束进行约束模态分析和自由模态分析,得到了轮毂的模态频率和模态振型图,最终对模态分析结果进行分析评价,结果显示,汽车在行驶过程中受到的路面激励、车轮不平衡激励以及传动轴激励的激励源频率值都远小于自由模态和约束模态下的频率值,符合设计要求。然后,根据有限元静力学分析结果和模态分析结果,对铝合金轮毂进行了镁合金和碳纤维复合材料替换,对其进行强度校核,结果显示,镁合金轮毂和碳纤维轮毂符合设计要求;对铝合金轮毂进行结构优化,以轮辋的厚度、轮辐的厚度以及安装盘的厚度为主要设计变量进行了尺寸优化,优化结果显示轮辋的厚度较优化前降低了 4.26%,轮辐的厚度较优化前降低了 30.08%,安装盘的厚度较优化前降低了 24.67%;对优化后的轮毂进行了强度校核,结果显示优化后三种轮毂的应力应变较优化前有所增大,但仍然满足设计要求。最终优化后的铝合金轮毂单个轮毂减重了 2.13kg,镁合金轮毂单个轮毂减重了 1.31kg,碳纤维轮毂单个轮毂减重了 1.26kg,通过对三种轮毂进行比较发现,铝合金轮毂更能兼顾轻量化要求和成本要求。最后,基于A356铝合金轮毂结构设计和轻量化优化的结果,通过对轻量化铝合金轮毂的铸造成型仿真,进一步明确了所设计的轻量化铝合金轮毂的工艺可行性和有限元仿真的准确性,从而为轻量化铝合金轮毂的低压铸造成型奠定了基础。

刘昊[7](2020)在《闭孔泡沫铝夹层结构耐撞性研究》文中进行了进一步梳理世界经济快速发展,能源消耗量也在急剧飙升,保证经济增长的同时,尽可能多地降低能量消耗是亘古不变的发展之道。对交通运输领域而言,在保证交通工具驾驶功能以及行驶安全的前提下,尽可能减低整备质量是节约能源和减少尾气排放的一种行之有效的方法。泡沫铝夹层结构,由于其优异的力学性能和结构特点,在汽车结构件上有着广泛的应用潜能。考虑到汽车在服役期间,通常发生的交通事故有前后追尾、侧面碰撞、遭受道路飞石等冲击,这些常见碰撞场景可以抽象为三类典型的加载工况(三点弯曲、面内压缩和低速冲击)。因此,为了推动泡沫铝夹层结构在汽车结构上的应用,对泡沫铝夹层结构在各工况下耐撞性的评估是十分必要的。本文主要通过实验的方法,分析了泡沫铝夹层结构在不同工况下的结构响应及耐撞性能,探究了夹层结构的面板材料及结构尺寸参数对其失效模式及耐撞性能等的影响,本研究主要内容如下:在准静态三点弯曲工况中,泡沫铝夹层结构的临界失效模式主要有压痕压入(IN)、芯层剪切(CS)和界面分离(DB),其特定位置耦合失效模式是临界失效模式演变的失效模式组合。在探究面板材料及尺寸参数对耐撞性能的影响时,其中与各耐撞性指标(临界载荷、总吸能以及比吸能)均呈现正相关的控制变量只有芯层高度。最后发现,在选择同等芯层质量的夹层结构时,增加铝合金夹层结构(面板为铝合金)的芯层高度比增大芯层密度更能提高其在弯曲工况下的耐撞性能。对面内压缩工况而言,铝合金夹层结构的失效破坏形式以面板屈曲变形并伴随着胶层失效为主,纤维增强夹层结构(面板为纤维增强复合材料)的失效破坏形式以面板的脆性断裂为主。泡沫铝夹层结构的耐撞性能随面板厚度、芯层高度和芯层密度的增加而提高。在三种不同面板材料的泡沫铝夹层结构中(面板厚度相同),铝合金夹层结构有最好的耐撞性能,玻璃纤维夹层结构有最差的耐撞性能。在低速冲击实验中,泡沫铝夹层结构的面板断裂破坏以及胶层失效均会造成峰值载荷的下降。泡沫铝夹层结构的耐冲击性能随面板厚度的增加而增加。在不同面板材料的夹层结构比较中(面板厚度相同),铝合金夹层结构有最好的耐撞性能,碳纤维夹层结构的耐撞性能最差。铝合金夹层结构的耐冲击性能随芯层密度和芯层高度的增加而增加,其中前者的耐撞性能提升明显而后者的提升较小,因此,在增加相同芯层质量的前提下,增大夹层结构泡沫芯层的密度比增加泡沫芯层的高度更能改善其耐冲击性能。

董红顺[8](2020)在《精密铸造铝合金车身部件开发设计及应用》文中指出随着汽车数量的不断增加,因汽车尾气排放造成的环境污染和能源短缺等问题成为了汽车行业面临的一个共同挑战,而汽车轻量化是解决上述问题的一个有效方式。传统汽车行业的轻量化方式是对部件进行材料和结构的优化,效果不是很明显,鉴于此,本文提出了结合熔模铸造工艺的结构与材料一体化设计方法,一体化铸造成型取消了部件连接单元,在结构和材料的基础上达到了进一步的轻量化效果,据此给出一条新的汽车轻量化的基础路径。针对某款乘用车的保险杠、副车架和仪表板骨架进行了“材料-结构-工艺”的一体化轻量化设计。首先通过查阅文献和调研相关项目,选取了适合精密铸造的铝合金材料,利用此材料制备试验样件,通过动静态拉伸试验确保了选用材料在熔模铸造工艺下得到的产品性能满足车身部件设计要求。其次,结合铸件设计准则以原车身结构为参考建立了初步铸件模型。通过对原车部件进行仿真和试验得到车身部件需要满足的某些性能要求,在Opti Struct软件中赋予材料属性以原车部件相关性能条件为约束,得到了优化后车身部件模型。然后,对车身部件进行浇注系统设计,用Pro CAST软件对铸件进行铸造仿真,通过分析充型、冷凝、温度场变化以及缩松缩孔等,验证了特定条件下的铸件性能达到预期要求,确定了浇注系统的设计合理性。最后,将铸造得到的铝合金部件和原车钢制部件进行模态试验对比分析,试验表明铝合金铸件的模态性能得到了一定的提升。对换装了铝合金铸件的白车身和原车钢制部件车身进行白车身模态和刚度仿真分析对比,结果表明铸铝件在轻量化效果明显的前提下,白车身模态和刚度性能有所提升,最后车身铸铝部件装车成功。

陈实现[9](2020)在《面向汽车轻量化的激光处理铝合金与聚乳酸连接强度机理研究》文中研究指明多种材料在汽车上的应用是实现汽车轻量化的有效手段,但不同材料之间的连接是亟待解决的问题。聚乳酸(PLA)是制造和使用过程均无污染的塑料材料,将该材料应用在汽车上既满足汽车轻量化要求,又能有效解决环保问题。随着PLA及其复合材料制品在汽车上的推广应用,该材料与金属板材等多种材料之间的连接亦亟待解决。本文以5052铝合金与PLA为研究对象,针对PLA材料强度低、耐老化性能差以及铝合金与PLA连接强度不高等问题。结合国内外学者研究基础以及项目需求,从铝合金表面激光处理、中心复合设计优化激光工艺参数、玄武岩纤维(BF)增强PLA、温度老化和有限元仿真与应用等方面展开面向汽车多材料轻量化的铝合金-PLA一体化连接机理研究。具体研究工作包括以下几个方面:(1)为了研究铝合金表面特征对铝合金-PLA连接强度的影响,在酸碱溶液去除铝合金表面氧化膜的基础上,以激光处理的方式获得了具有微观形貌的铝合金。从宏观力学性能和微观形貌方面研究了铝合金表面激光处理工艺参数(激光功率、扫描线宽、扫描速度)与铝合金-PLA连接强度的相关性。结合铝合金表面微观组织形貌、粗糙度和铝合金-PLA连接强度,分析了激光处理铝合金表面对铝合金-PLA连接强度增强的机理。结果表明,对于不同的激光功率,铝合金-PLA连接强度随着激光功率的增加呈现先上升后降低的趋势;对于不同的扫描线宽,铝合金-PLA连接强度随着扫描线宽的降低而下降;对于不同的扫描速度,铝合金-PLA连接强度随着扫描速度的增加呈现先降低后增加的趋势。经激光处理的铝合金表面主要通过增加接触面积、提高强化系数和机械咬合的共同作用,使得铝合金-PLA的连接强度提高。(2)通过中心复合设计方法完成铝合金-PLA连接试验方案设计,基于多元非线性理论,建立了激光功率、扫描线宽和扫描速度与铝合金-PLA连接强度的多元非线性回归模型。采用逐步回归迭代策略,分析了各激光工艺参数以及各工艺参数交互作用对铝合金-PLA连接强度的影响。结果显示,激光功率对铝合金-PLA连接强度的影响最强,扫描线宽对铝合金-PLA连接强度的影响次之,扫描速度对铝合金-PLA连接强度的影响最弱。激光功率和扫描线宽的交互作用增加了连接时铝合金与PLA的接触面积,使得铝合金-PLA连接强度显着增强。扫描速度的作用是使蒸汽压力与表面张力产生变化从而影响铝合金-PLA连接强度。经过试验验证得到模型预测值与试验所得值基本吻合,此模型可有效预测铝合金-PLA连接强度。而且发现铝合金-PLA连接试样失效的位置主要发生在PLA本身,失效的模式主要为内聚失效。(3)为了提高铝合金与PLA的连接强度,采用在PLA中添加BF获得BF/PLA复合材料的方式对PLA进行增强。获得了不同BF含量的BF/PLA复合材料,研究了BF含量对BF/PLA复合材料-铝合金连接强度的影响。通过SEM(Scanning Electron Microscope,扫描电镜)分析了不同的BF含量BF/PLA复合材料的断口形貌及规律,以DSC(Differential Scanning Calorimeter,差示扫描量热法)分析了BF含量对BF/PLA复合材料结晶成核的影响。研究发现,当BF含量为40%时,BF/PLA复合材料与激光处理铝合金的连接强度最大为59 MPa。BF含量为40%时,结晶温度为85℃,成核结晶率大幅提升。成核结晶率的提高直接导致了BF/PLA复合材料与铝合金连接强度的增强。(4)以高温85℃和低温﹣35℃作为温度老化条件,采用不同的时间间隔与周期,研究了高温和低温以及时间对BF/PLA-铝合金连接强度的影响规律。结合DSC测试得到的结晶特性和SEM获得的微观特征,不同环境条件下,对BF/PLA-铝合金连接强度随老化时间变化情况进行了分析和多种方式的拟合预测。结果显示,BF/PLA-铝合金连接强度随着老化时间的增长而降低。高温老化失效机理主要是使BF/PLA复合材料分解造成强度降低,低温的失效机理是由于铝合金与PLA之间膨胀系数不一致所产生的热应力造成强度降低。通过对比拟合系数,发现多项式函数能够有效预测BF/PLA-铝合金连接强度随老化时间的变化。(5)通过对铝合金-PLA连接的微观形貌简化建立了计算模型,采用Tie绑定和零厚度Cohesive单元方式对铝合金-PLA连接强度进行了有限元模拟。以车辆控制单元壳体为案例对铝合金-PLA连接技术在轻量化上的应用进行了研究,结合拓扑优化、模态分析和刚度分析得到了BF/PLA-铝合金壳体,并试验验证了方案的可行性。结果发现,以激光功率35 W处理获得的矩形形貌铝合金表面,获得的铝合金-PLA试样连接强度最好,与中心复合设计分析以及试验获得的结果相吻合。零厚度Cohesive单元更能有效反应铝合金-PLA连接的真实情况,与试验结果吻合度更高。通过对车辆控制单元壳体拓扑优化获得了最佳材料分布。通过模态和刚度分析,验证了优化的可行性。以40%BF和60%PLA最佳配比制备的BF/PLA复合材料与铝合金连接完成壳体加工制作。经过试验验证,BF/PLA-铝合金连接壳体能够满足使用要求,达到8.9%的减重效果。该应用案例证明了铝合金-PLA连接技术在汽车多材料轻量化应用上的可能性,为金属-塑料一体化连接技术的推广与应用奠定了基础。

邵新愿[10](2020)在《CFRP-Al胶接接头湿热老化力学性能研究》文中研究表明采用传统的机械连接(栓接、铆接等)方法解决汽车工业中异质材料连接问题会破坏被连接材料,而粘接技术能够保证被连接材料的完整性,因此在汽车工业中得到了较为广泛的应用。汽车在服役过程中经常处于不利的老化环境,比如高温、高湿、湿热循环、盐雾等,湿热老化环境较为常见,且其对粘接结构的力学性能具有明显的退化作用,因此有必要对粘接技术在湿热环境下的力学性能表现进行深入研究。本文主要研究了50℃温湿老化环境对制作的Araldite?2015哑铃型胶粘剂试件及复合材料-金属单搭接接头准静态拉伸强度的影响,主要研究内容如下:(1)首先介绍了标准哑铃型胶粘剂试件制作方法,然后对制作的标准哑铃型胶粘剂试件进行了14天的湿热老化试验,采用重力测量法(Gravimetric Method)得到胶粘剂不同吸湿时间的质量变化,通过对Araldite?2015哑铃型胶粘剂试件吸湿百分比-时间曲线进行拟合得到胶粘剂的吸水特性参数。之后对经历不同吸湿时间的哑铃型胶粘剂进行准静态拉伸试验,得到依赖于吸湿浓度的胶粘剂失效强度。(2)详细介绍了由碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)和6061A轻质铝合金作为基底、Araldite?2015胶粘剂作为连接介质组成的单搭接接头制作方法,分析了三种不同基底组合搭接接头的失效强度,并采用CFRP-Al单搭接接头作为被老化对象,讨论湿热老化环境对异质材料单搭接接头力学性能以及失效模式的影响。(3)对CFRP-铝合金单搭接接头胶层吸水过程进行了有限元建模与仿真,得到了搭接接头胶层不同区域的水分浓度分布,通过引入和胶层吸水浓度相关的老化因子对搭接接头不同区域胶层的内聚力关键参数进行退化,在商业软件ABAQUS中建立了经历不同湿热老化时间的CFRP-Al单搭接接头准静态拉伸有限元模型,对未经历老化和经历湿热老化的搭接接头准静态拉伸失效过程进行了对比分析。研究表明:湿热老化环境下胶粘剂和胶接接头的失效强度随着老化时间的增加不断下降,老化初期失效强度下降迅速,随着老化时间的增加失效强度下降缓慢。胶接接头的失效模式基本以内聚失效和混合失效为主,所建立的有限元模型成功预测了搭接接头失效载荷和失效过程。

二、轻质材料铝合金在汽车上的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、轻质材料铝合金在汽车上的应用(论文提纲范文)

(1)轻量化技术在汽车上的应用(论文提纲范文)

1 前言
2 白车身材料轻量化研究与应用
    2.1 高强钢
        2.1.1 高强钢的分类
        2.1.2 冷冲压高强钢的研发
        2.1.3 热冲压高强钢的研发
        2.1.4 高强钢板材在车身中的应用
    2.2 铝合金
        2.2.1 铝合金板材在车身上的应用
        2.2.2 铝合金型材在车身上的应用
        2.2.3 铸造铝合金在汽车上的应用
    2.3 镁合金
        2.3.1 镁合金在车身中的应用
        2.3.2 镁合金成型工艺
    2.4 碳纤维增强复合材料
        2.4.1 碳纤维增强复合材料在车身中的应用
        2.4.2 碳纤维增强复合材料应用中技术瓶颈
    2.5 连接技术
        2.5.1 连接技术在车身中的应用
        2.5.2 连接技术难点解析
3 结束语

(2)全新架构电动车底盘车架轻量化设计与性能匹配方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 电动汽车轻量化背景和意义
    1.2 全新架构电动汽车车身和底盘车架研究进展
        1.2.1 非全承载式车身和底盘车架结构阐述
        1.2.2 车身及底盘车架结构轻量化技术路径
    1.3 汽车结构轻量化优化设计方法研究进展
    1.4 本文主要研究内容
第2章 全新架构电动汽车底盘车架性能研究
    2.1 引言
    2.2 对标车型底盘车架与整车有限元建模与分析
        2.2.1 底盘车架与耦合系统有限元建模
        2.2.2 耦合系统刚度与模态分析
        2.2.3 底盘车架刚度与模态分析
        2.2.4 乘员舱刚度与模态分析
        2.2.5 底盘车架正碰耐撞性分析
        2.2.6 底盘车架侧碰耐撞性分析
    2.3 确定设计目标
    2.4 本章小结
第3章 底盘车架性能指标分解方法研究
    3.1 简化框架结构有限元模型
    3.2 底盘车架框架结构刚度指标分解方法研究
    3.3 底盘车架结构模态分解方法研究
    3.4 底盘车架碰撞能量指标分解方法的研究
        3.4.1 正面碰撞工况下底盘车架性能指标分解方法
        3.4.2 侧面碰撞工况下底盘车架性能指标分解方法
    3.5 本章小节
第4章 全新架构电动车底盘车架结构概念设计方法研究
    4.1 引言
    4.2 底盘车架碰撞工况下的拓扑优化研究
        4.2.1 基于碰撞力的等效静态载荷研究
        4.2.2 基于碰撞工况的惯性释放原理
    4.3 底盘车架结构多工况联合拓扑优化设计
        4.3.1 底盘车架多工况联合拓扑方法研究
        4.3.2 底盘车架多工况联合拓扑优化设计
    4.4 底盘车架初始结构性能分析
        4.4.1 底盘车架材料力学性能试验
        4.4.2 Johnson-Cook材料模型及参数确定
        4.4.3 底盘车架及整车模型建立
        4.4.4 底盘车架及耦合系统的基本NVH性能分析
        4.4.5 底盘车架结构耐撞性研究
    4.5 本章小节
第5章 底盘车架结构-工艺-性能一体化多目标优化设计方法研究
    5.1 引言
    5.2 底盘车架结构参数化设计方法研究
    5.3 底盘车架结构变量筛选方法研究
        5.3.1 试验设计
        5.3.2 变量筛选
    5.4 底盘车架结构代理模型研究
        5.4.1 代理模型方法
        5.4.2 构建代理模型
    5.5 底盘车架结构-工艺-性能一体化多目标优化设计
        5.5.1 改进的多目标粒子群算法研究
        5.5.2 底盘车架结构多目标优化设计
        5.5.3 博弈论与灰色关联分析集成方法
    5.6 本章小节
第6章 轻量化底盘车架结构性能分析与试验验证
    6.1 引言
    6.2 轻量化底盘车架刚度与模态分析
    6.3 轻量化底盘车架结构耐撞性分析
        6.3.1 正碰耐撞性对比分析
        6.3.2 侧碰耐撞性对比分析
        6.3.3 轻量化优化结果对比分析
    6.4 轻量化底盘车架结构样件试制及性能验证
        6.4.1 低阶固有频率试验验证
        6.4.2 底盘车架静态刚度试验验证
        6.4.3 底盘车架耐撞性试验验证
    6.5 本章小节
第7章 总结与展望
    7.1 研究总结
    7.2 主要创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(3)轻质合金在汽车轻量化中的应用(论文提纲范文)

0 引言
1 铝合金
    1.1 铝合金的特性
    1.2 铝合金在汽车轻量化中的应用
        1.2.1 铝合金铸造件的应用
        1.2.2 铝合金冲压件的应用
        1.2.3 铝合金型材构件的应用
    1.3 铝合金应用的现存问题
2 镁合金
    2.1 镁合金的特性
    2.2 镁合金在汽车轻量化中的应用
        2.2.1 镁合金在引擎系统中的应用
        2.2.2 镁合金在传动系统中的应用
        2.2.3 镁合金在车体系统中的应用
        2.2.4 镁合金在底盘系统中的应用
    2.3 镁合金应用的现存问题
3 钛合金
    3.1 钛合金的特性
    3.2 钛合金在汽车轻量化中的应用
        3.2.1 钛合金在引擎系统中的应用
        3.2.2 钛合金在底盘系统中的应用
    3.3 钛合金应用的现存问题
4 结论

(4)车身铝合金结构自冲铆连接工艺试验与仿真(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 自冲铆接工艺过程及车身结构应用
        1.2.1 自冲铆接工艺过程
        1.2.2 自冲铆接设备
        1.2.3 自冲铆接在车身结构开发应用
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 自冲铆接制造工艺过程研究现状
        1.3.2 自冲铆接结构性能研究现状
    1.4 本文的研究内容和主要工作
第二章 铝合金自冲铆接接头性能试验研究
    2.1 试验设备介绍
    2.2 试验设计方案
        2.2.1 试验样片尺寸及试验矩阵
        2.2.2 试验过程管控
    2.3 自冲铆接静强度试验及结果分析
        2.3.1 厚度对力学性能影响分析
        2.3.2 铆钉数量对力学性能影响分析
        2.3.3 结构粘胶对力学性能影响分析
        2.3.4 多点多排铆钉接头力学性能影响分析
    2.4 本章小结
第三章 自冲铆接接头简化仿真模型设计
    3.1 自冲铆接有限元仿真拟合流程
    3.2 有限元中自冲铆接失效模式拟合
    3.3 有限元中自冲铆接简化模型建立
        3.3.1 仿真分析拟合方法
        3.3.2 仿真拟合过程及仿真模型建立
        3.3.3 仿真拟合接头结果分析
        3.3.4 简化接头有限元模型建模方法
    3.4 本章小结
第四章 基于铝合金自冲铆连接的车身刚度性能验证
    4.1 某车型自冲铆接在白车身有限元模型建立
    4.2 白车身刚度仿真与试验研究
        4.2.1 车身刚度验证方法
        4.2.2 自冲铆接铝合金车身仿真与试验研究
    4.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件

(5)汽车轻量化技术的研究现状综述(论文提纲范文)

1 汽车轻量化的分类
2 汽车轻量化材料的应用
    2.1 高强度钢
    2.2 铝合金材料
    2.3 镁合金材料
    2.4 钛合金材料
    2.5 塑料及复合材料
3 先进制造工艺及其应用
    3.1 激光焊接
    3.2 液压成形
4 汽车结构优化设计
    4.1 尺寸和形状优化
    4.2 拓扑优化
    4.3 多学科设计优化
5 轻量化发展方向

(6)汽车轮毂的结构分析及轻量化设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 课题来源与研究背景
    1.2 汽车轮毂轻量化材料
    1.3 国内外研究现状
    1.4 主要研究内容与方法
2 轮毂的结构设计
    2.1 汽车轮毂结构
    2.2 汽车轮毂的模型建立
    2.3 轮毂模型的确定
    2.4 轮毂模型的检验
    2.5 本章小结
3 轮毂有限元静力学分析
    3.1 有限元方法
    3.2 汽车轮毂的疲劳寿命分析
    3.3 轮毂的弯曲疲劳分析
    3.4 轮毂的径向疲劳分析
    3.5 轮毂的冲击试验分析
    3.6 本章小结
4 轮毂模态分析
    4.1 理论基础
    4.2 模型建立
    4.3 边界条件
    4.4 分析结果
    4.5 结果讨论
    4.6 本章小结
5 轮毂的轻量化设计
    5.1 镁合金材料轻量化设计
    5.2 碳纤维复合材料轻量化设计
    5.3 轮毂的结构尺寸优化
    5.4 本章小结
6 轮毂的制造工艺分析
    6.1 铝合金轮毂的制造工艺
    6.2 铝合金轮毂的铸造成型仿真
    6.3 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
作者简历
致谢
学位论文数据集

(7)闭孔泡沫铝夹层结构耐撞性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 夹层结构力学性能研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 泡沫铝夹层结构准静态弯曲性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验准备及方法介绍
        2.2.1 实验试件
        2.2.2 夹层结构材料性能表征
        2.2.3 实验装置和方法介绍
    2.3 失效模式和结构响应
        2.3.1 失效模式分析
        2.3.2 结构响应分析
    2.4 面板和芯层对结构耐撞性能影响
        2.4.1 面板对结构耐撞性能影响
        2.4.2 芯层对结构耐撞性能影响
    2.5 夹层结构弯曲工况下的数值计算
        2.5.1 有限元模型介绍
        2.5.2 数值计算临界失效模式
        2.5.3 数值计算载荷-位移曲线
    2.6 本章总结
第3章 泡沫铝夹层结构准静态面内压缩性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验准备及方法介绍
        3.2.1 实验试件
        3.2.2 试验方法
    3.3 结构响应和失效模式分析
        3.3.1 结构响应机理分析
        3.3.2 失效模式分析
    3.4 面板和芯层对结构耐撞性能影响
        3.4.1 面板对结构耐撞性能影响
        3.4.2 芯层对结构耐撞性能影响
    3.5 本章总结
第4章 泡沫铝夹层结构低速冲击性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验准备及方法介绍
        4.2.1 实验试件
        4.2.2 实验方法
    4.3 结构失效机理分析
    4.4 面板和芯层对结构耐撞性能影响
        4.4.1 面板对结构耐撞性能影响
        4.4.2 芯层对结构耐撞性能影响
    4.5 夹层结构低速冲击工况下的数值计算
        4.5.1 有限元模型介绍
        4.5.2 数值计算分析
    4.6 本章总结
总结与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间所获得的研究成果与科研经历
致谢

(8)精密铸造铝合金车身部件开发设计及应用(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 汽车轻量化方法
    1.3 课题研究现状
        1.3.1 汽车轻量化研究现状
        1.3.2 铝合金在汽车上应用现状
        1.3.3 熔模精密铸造研究现状
    1.4 本文研究内容
第二章 铸造铝合金材料选择及性能验证
    2.1 车身材料的选择
        2.1.1 车身材料选择原则
        2.1.2 车身材料选择研究现状
    2.2 铝合金铸件材料选择
        2.2.1 汽车常用铝合金材料
        2.2.2 铸铝件材料选择
    2.3 铝合金铸件材料力学性能试验验证
        2.3.1 试验方法
        2.3.2 试验材料
        2.3.3 试验设备
        2.3.4 力学性能测试试验
    2.4 本章小结
第三章 铸铝件结构设计
    3.1 铸件结构设计准则
    3.2 尺寸优化设计理论
    3.3 铸铝保险杠设计
        3.3.1 钢制保险杠性能分析
        3.3.2 铸铝保险杠结构设计
    3.4 仪表板骨架和副车架结构设计
        3.4.1 仪表板横梁结构设计
        3.4.2 副车架结构设计
    3.5 本章总结
第四章 铸件铸造仿真
    4.1 仪表板骨架浇注系统设计
        4.1.1 浇注系统分类及选择
        4.1.2 浇注系统结构设计
    4.2 工艺参数的确定
    4.3 浇注方案仿真分析
        4.3.1 参数设置及网格划分
        4.3.2 浇注结果分析
    4.4 本章总结
第五章 车身结构钢制件与铸铝件性能对比分析
    5.1 模态及刚度分析理论
    5.2 钢制部件与铸铝件模态试验对比分析
        5.2.1 模态试验方案
        5.2.2 模态试验结果分析
    5.3 白车身有限元建模
    5.4 铸铝件对白车身模态性能的影响
    5.5 铸铝件对白车身刚度性能的影响
    5.6 铸件实车安装
    5.7 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 不足与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

(9)面向汽车轻量化的激光处理铝合金与聚乳酸连接强度机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 金属-塑料一体化连接技术
        1.2.1 金属-塑料一体化连接技术基本概况
        1.2.2 金属-塑料一体化连接技术研究现状
        1.2.3 金属-塑料一体化连接技术应用
    1.3 复合材料研究现状
        1.3.1 玄武岩纤维增强聚乳酸
        1.3.2 温度对连接强度的影响
    1.4 仿真优化研究现状
        1.4.1 连接结构仿真模拟
        1.4.2 零部件优化仿真
    1.5 论文选题及研究内容
        1.5.1 论文选题
        1.5.2 论文研究内容
第二章 铝合金表面特征与铝合金-PLA连接强度相关性研究
    2.1 引言
    2.2 试验材料及样件制备
        2.2.1 金属样件制备
        2.2.2 金属-塑料连接件制备
    2.3 激光功率对铝合金-PLA连接强度的影响
        2.3.1 不同激光功率处理得到的铝合金表面形貌
        2.3.2 激光功率对铝合金-PLA连接强度的影响
    2.4 扫描线宽对铝合金-PLA连接强度的影响
        2.4.1 不同扫描线宽处理得到的铝合金形貌
        2.4.2 扫描线宽对铝合金-PLA连接强度的影响
    2.5 扫描速度对铝合金-PLA连接强度的影响
        2.5.1 不同扫描速度处理得到的铝合金形貌
        2.5.2 扫描速度对铝合金-PLA连接强度的影响
    2.6 表面形貌对铝合金-PLA连接强度的影响
        2.6.1 不同激光功率表面粗糙度
        2.6.2 不同扫描线宽表面粗糙度
        2.6.3 不同扫描速度表面粗糙度
    2.7 小结
第三章 基于中心复合设计的铝合金-PLA连接强度分析
    3.1 引言
    3.2 非线性模型建立
    3.3 非线性模型分析
        3.3.1 检验方法
        3.3.2 方差与回归分析
        3.3.3 残差分析
        3.3.4 各因素作用及分析
    3.4 试验验证与理论分析
    3.5 小结
第四章 玄武岩纤维增强对BF/PLA-铝合金连接强度的影响
    4.1 引言
    4.2 纤维含量对力学性能的影响
        4.2.1 纤维取向和纤维增强理论
        4.2.2 BF含量对BF/PLA-铝合金拉伸强度的影响
        4.2.3 不同BF含量对结晶行为的影响
    4.3 微观形貌对BF/PLA-铝合金连接强度的影响
    4.4 高温老化对BF/PLA-铝合金连接强度的影响
        4.4.1 高温老化BF/PLA-铝合金连接强度变化
        4.4.2 高温老化对BF/PLA-铝合金连接强度影响分析
        4.4.3 高温老化BF/PLA-铝合金连接强度预测模型
    4.5 低温老化对BF/PLA-铝合金连接强度的影响
        4.5.1 低温老化BF/PLA-铝合金连接强度变化
        4.5.2 低温老化对BF/PLA-铝合金连接强度影响分析
        4.5.3 低温老化BF/PLA-铝合金连接强度预测模型
    4.6 温度对连接强度影响机理
    4.7 小结
第五章 铝合金-PLA连接强度计算仿真与轻量化应用
    5.1 引言
    5.2 计算分析
    5.3 铝合金-PLA连接有限元仿真模拟
        5.3.1 Tie绑定
        5.3.2 零厚度Cohesive单元
    5.4 轻量化应用案例
        5.4.1 壳体模型建立与改进
        5.4.2 壳体改进前后性能对比
        5.4.3 壳体制作及试验验证
    5.5 小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
在学期间取得的科研成果及参与的科研项目
致谢

(10)CFRP-Al胶接接头湿热老化力学性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 胶接技术国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 本章小结
2 胶接理论和水分扩散理论
    2.1 引言
    2.2 胶接理论
        2.2.1 胶接接头类型
        2.2.2 胶接接头受力分析
        2.2.3 胶接工艺
        2.2.4 胶接技术粘接机理
        2.2.5 胶接接头破坏类型
    2.3 水分扩散理论
    2.4 内聚力模型理论
    2.5 本章小结
3 湿热老化环境对胶粘剂和单搭接接头的力学性能影响
    3.1 哑铃型胶粘剂试件和胶接接头制作方法
        3.1.1 哑铃型胶粘剂制作方法
        3.1.2 单搭接接头制作方法
    3.2 哑铃型胶粘剂吸水特性试验
    3.3 湿热老化环境对胶粘剂力学性能影响研究
        3.3.1 哑铃型胶粘剂试件湿热老化与准静态拉伸试验
        3.3.2 准静态拉伸实验结果分析
    3.4 湿热老化环境对单搭接接头力学性能影响研究
        3.4.1 不同基底对单搭接接头力学性能影响
        3.4.2 单搭接接头湿热老化与准静态拉伸试验
        3.4.3 湿热老化环境对单搭接接头失效强度的影响
        3.4.4 湿热老化环境对单搭接接头胶层断裂过程中吸收能量的影响
        3.4.5 湿热老化环境对单搭接接头失效模式的影响
    3.5 本章小结
4 单搭接接头湿热老化环境下强度退化有限元仿真
    4.1 单搭接接头胶层水分扩散有限元仿真
        4.1.1 单搭接接头吸水有限元模型
        4.1.2 经历不同老化时间单搭接接头胶层水分浓度分布
    4.2 未老化和经历湿热老化的单搭接接头准静态拉伸仿真
        4.2.1 单搭接接头中基底和胶粘剂材料属性
        4.2.2 单搭接接头准静态拉伸有限元模型
        4.2.3 接头失效强度准静态拉伸实验结果和有限元结果对比
        4.2.4 单搭接接头失效过程分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

四、轻质材料铝合金在汽车上的应用(论文参考文献)

  • [1]轻量化技术在汽车上的应用[J]. 潘占福,李悦,付林,高志纯. 汽车工艺与材料, 2021(05)
  • [2]全新架构电动车底盘车架轻量化设计与性能匹配方法研究[D]. 王爽. 吉林大学, 2021(01)
  • [3]轻质合金在汽车轻量化中的应用[J]. 杨甄鑫,廖抒华. 汽车零部件, 2021(01)
  • [4]车身铝合金结构自冲铆连接工艺试验与仿真[D]. 谭东升. 华南理工大学, 2020(05)
  • [5]汽车轻量化技术的研究现状综述[J]. 李光霁,刘新玲. 材料科学与工艺, 2020(05)
  • [6]汽车轮毂的结构分析及轻量化设计[D]. 孝成美. 山东科技大学, 2020(06)
  • [7]闭孔泡沫铝夹层结构耐撞性研究[D]. 刘昊. 湖南大学, 2020(08)
  • [8]精密铸造铝合金车身部件开发设计及应用[D]. 董红顺. 合肥工业大学, 2020(02)
  • [9]面向汽车轻量化的激光处理铝合金与聚乳酸连接强度机理研究[D]. 陈实现. 吉林大学, 2020(08)
  • [10]CFRP-Al胶接接头湿热老化力学性能研究[D]. 邵新愿. 大连理工大学, 2020(02)

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轻量化材料铝合金在汽车上的应用
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