摘要
随着社会经济的发展，我国商用车产量稳步攀升，但其车身整体偏重而不利于节能减排。作为整车重要组成部分，商用车驾驶室重量占比约为整车10%，其轻量化优化成本较小。然而，商用车驾驶室轻量化往往以牺牲其耐撞性为代价，不利于行驶安全。因此，基于耐撞性的商用车驾驶室结构轻量化十分重要，对汽车领域稳健发展意义重大。本文以某国产商用车驾驶室为研究对象，基于有限元模型评估商用车乘员保护机能，结合结构灵敏度来分析驾驶室的板件厚度，以期实现驾驶室轻量化优化设计。 本文研究内容主要结论如下： （1）商用车驾驶室乘员保护有限元分析。以某国产商用车驾驶室为轻量化研究对象，首先对商用车驾驶室建立有限元模型，采用 HyperMesh 软件划分网格，进行静力学分析，然后，根据国家标准（GB 26512-2021）《商用车驾驶室乘员保护》，基于LS-DYNA仿真分析商用车驾驶室正面摆锤撞击、正面A柱撞击、顶部强度、后围强度性能，结果表明该商用车驾驶室的4种工况满足国标要求。 （2）商用车驾驶室白车身结构灵敏度分析。基于耐撞性的轻量化目标，采用Sobol法分析驾驶室各个板件在不同碰撞工况下灵敏度特性，结合 HyperMesh 软件模拟计算，对整个驾驶室白车身板件结构的60个厚度进行参数分析。引入相对灵敏度综合考虑多个目标，优选板件结构的11个厚度变量作为关键参数，为后续优化设计提供理论与分析依据。 （3）商用车驾驶室白车身结构轻量化设计。基于优选的驾驶室板件厚度变量参数进行轻量化设计，首先，采用最优拉丁超立方试验方法求得样本点以构建 Kriging近似模型，然后，建立驾驶室正面碰撞工况下，设计变量与方向盘、转向管柱侵入量以及质量各个响应的数学模型，以降低驾驶室质量和符合商用车驾驶室乘员保护标准为优化设计标准，利用NSGA-Ⅱ算法，来进行优化设计。 轻量化优化后的结果显示：商用车驾驶室耐撞性能符合国家标准，质量降低7.8%，轻量化效果明显。表明本文对商用车驾驶室白车身结构在基于耐撞性的前提下，进行轻量化优化设计方法有效，有一定的工程应用价值。
NETL