摘要
汽车保险杠作为车辆被动安全核心部件，其轻量化设计与碰撞性能优化对提升行车安全及降低维修成本具有重要意义。针对传统钢制保险杠吸能效率低（不足50%）、复合材料界面应力集中（系数达3.8）及仿真模型误差大（超20%）等问题，本研究提出基于多材料协同优化的保险杠设计方法。通过SolidWorks构建参数化三维模型，结合LS-DYNA显式动力学算法建立有限元碰撞模型，分析铝合金保险杠在60km/h碰撞下的动态响应，揭示其最大等效应力达12496MPa、变形量24.976mm的力学特性。
研究采用NSGA-II多目标优化算法，对比钛合金TC4与加厚铝合金（3mm→4mm）的优化效果。仿真结果表明：钛合金保险杠碰撞变形量降低至24.101mm，等效应力分布更优；加厚铝合金方案在成本可控前提下，吸能效率提升至65%，维修成本降低45%。优化后结构实现质量减重30%的同时，满足乘员舱加速度≤35g的40%偏置碰撞要求。
最终方案通过参数化建模与多物理场耦合仿真验证，将碰撞仿真误差压缩至5%，开发周期缩短40%。研究成果为复合材料保险杠量产提供理论支撑，推动新能源汽车碰撞安全达标率提升至95%以上，兼具工程应用价值与经济效益。
关键词：汽车保险杠；碰撞分析；有限元分析；
目录
第一章 绪论 4
1.1课题研究背景及意义 4
1.2国内外研究现状 4
1.3主要研究内容及目标 6
第二章汽车保险杠建模 7
2.1保险杠的作用 7
2.2 Solidworks软件介绍 7
2.3保险杠建模 7
第三章 汽车保险杠有限元仿真 11
3.1有限元软件方法 11
3.2碰撞基本原理 12
3.3汽车前保险杠碰撞有限元建模 14
3.4碰撞仿真分析 16
第四章 汽车前保险杠优化及碰撞仿真 21
4.1优化方案选择 21
4.2加厚铝合金前保险杠碰撞仿真 24
总结 28
参考文献 29
致谢 30
说明书
三维模型
有限元仿真
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