基于逆向工程的汽车B柱加强板结构优化设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

根据我国人民网《华人民共和国2014年国民经济和社会发展统计公报》统计的数据，我国道路交通安全事故的万车死亡人数为2.22人，比2013年万车的死亡人数有2.3人还下降了5%，可是通过2014年汽车的保有量数据可发现2014年的我国交通事故的死亡人数有34292.34人[1]。在所有的交通事故发生中，侧面碰撞事故发生的概率是所有碰撞事故中最高的，因此侧面碰撞安全性的研究变得至关重要。

要提高汽车的侧面碰撞的安全性能是非常困难的，我们可以明显发现汽车的侧面是汽车整个结构最为薄弱的地方。在汽车侧面有一根b柱，位于汽车前后车门的中间，主要受到汽车顶盖的重力和汽车车门冲击力，其中起很大作用的零件就是汽车b柱加强板，b柱加强板的特点是：加强板成形的深度不一，其截面的变化非常复杂，在加强板成形的难度很大，制造困难，容易出现安全隐患[2]。因此，对汽车b柱的加强板进行结构优化设计成为了目前的汽车制造业的一个难点。

虽然安全性非常重要，但是在这个资源短缺的社会，轻量化也显得至关重要。随着中国汽车保有量的不断增加，使得能源紧张、环境污染和安全危害问题日益凸显，这必将严重影响汽车工业的持续发展。研究表明，汽车车身轻量化能够很大程度上解决上述问题，实现轻量化成为汽车工业研究的热点问题。轿车柱作为重要的侧面结构也需要轻量化，但由于柱是侧面碰撞中吸能的主要部件，其侵入量、侵入速度和变形模式决定乘员的安全，因此，在实现柱轻量化时要保证其耐撞性[3]。为减轻汽车b柱的重量、提高b柱的侧面抗撞性及简化b柱的加工工艺，朱敏、姬琳、叶辉等人提出利用高强度钢板热成形技术生成变屈服强度的单一厚度b柱加强板对原车进行改进的措施，对热成形b柱加强板的材料性能梯度分布进行了优化，优化后的热成形变梯度b柱使车身减重0.773kg的同时较好地满足侧面碰撞的要求[4]。朱取才、王成勇、田植诚、张贺宁、付三令等专家在考虑b柱加强板的结构特殊性和可成形性，设计了其拉延成形工艺补充，实验发现半开放式拉延筋布置方式更能获得较好的成形质量，能较好地抑制b柱加强板塑性成形缺陷，获得合格的实际零件[5]。李英、焦洪宇、牛曙光等专业人士采用autoform4.5软件对汽车b柱加强板压料面和拉延筋进行模拟并预测板料成形过程中拉裂、减薄、起皱等缺陷，分析了引起缺陷的原因，提出了合理的拉延成形工艺参数，更为我们结构优化设计提供了参考和依据[6]。目前b柱热冲压制造，尽管回弹小，但局部温度不均匀导致变形，需要进一步优化分析，通过逆向工程来分析汽车实际还存在的形貌问题[7]。

2. 研究的基本内容与方案

2.研究的基本内容

2.1汽车b柱加强板的结构特征分析

汽车b柱加强板在成形的深度并不是一样的，其截面的变化及其复杂，因此在加强板成形的难度很大，制造困难，容易出现安全隐患[2]，其主要为拉裂、减薄、起皱等缺陷，但我们今天不仅要分析汽车b柱加强板在这方面的问题，更需要分析的是它在成型之可能出现的形貌问题的边角处的结构特征。本文以某汽车的汽车b柱加强板的catia三维模型进行结构特征的分析。

2.2汽车b柱加强板扫描表面数据测量

获取零件三维几何数据的测量方法有多种，其中能获取外表面的（从外部可见的）位置数据的方法有坐标测量机法、激光三角形法、模式光法、图像分析法等[16]。这里主要应用3dss激光扫描仪。汽车b柱加强板表面测量的主要数据：散乱点、格栅点、等值线、特征点和特征线。得到以上数据，并做好保存。

2.3汽车b柱加强板数据处理与模型重构

将汽车b柱加强板表面测量得到的数据进行分析，并由于汽车b柱加强板结构相对比较复杂，可以利用常用的复杂曲面造型方法[17]，如放样法、旋转法、包封曲面法。利用仪器设备对汽车b柱加强板的数据进行处理，并进行模型重构，得到我们所需要的数字化模型。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 中华人民共和国2014年国民经济和社会发展统计公报[j].中国统计，2015.

[2] 徐增密. 基于侧面碰撞和新型板材的b柱轻量化优化[m].大连理工大学，2012.

[3]谭耀武，杨济匡，王四文.轿车b柱耐撞性与轻量化优化设计研究[j].中国机械工程，2010.