目前随着世界汽车保有量的不断上升，道路上汽车碰撞事故率不断上升不仅影响驾驶人和乘客的安全也影响了行人的安全还有事故产生的维修费用，因此提高汽车的碰撞安全性和减少因汽车碰撞产生的维修费用是一个重要课题。而处在世界能源危机的大前提之下，在提高汽车碰撞安全性能的同时，不能忽略了节能减排的重要性，而与之直接相关的就是汽车的轻量化。所以在现如今汽车的轻量化和安全性能是汽车行业发展中迫切需要解决的两个重要课题。汽车的碰撞事故可以分为三种即发生在汽车车身正前面的碰撞、发生在汽车车身侧面的碰撞和汽车车身后部的追尾碰撞，其中正面的碰撞占所有碰撞事故的一半，侧碰和追尾各占约四分之一。显然在汽车碰撞事故中，最常发生的就是正面碰撞，而正面碰撞最先接触到的便是前保险杠系统，其在减轻驾驶员和乘客以及行人受到的伤害和保护车体等方面起着很重要的作用。一般来说前保险杠系统主要包括蒙皮、缓冲盒及保险杠横梁三部分，其中保险杠横梁在碰撞中吸收大部分的能量。因此研究保险杠横梁在碰撞中的特性并采取措施改善其碰撞性能对于提高车辆的碰撞安全性能具有十分深远的意义。目前世界上制造保险杠横梁主要有两种材料。一种是金属材料（如高强度钢、铝合金、镁合金等），另一种是非金属材料（如玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料等）。强度高变形少的高强度钢一直是保险杠横梁的主要材料，随着节能减排的大力推行，铝镁合金等轻金属也成为了保险杠横梁材料的热门材料。如今非金属等新型材料的引入也让轻量化研究走入另一个时代。在国外，将碳纤维复合材料用于汽车保险杠横梁上有着较多的研究。碳纤维材料相较于传统的汽车保险杠横梁材料而言有着许多优异特性，如其具有较强的比刚度、比强度，且其可设计性也较强。碳纤维复合材料的吸能能力是钢或铝打的4-5倍且它比钢还要轻50%左右。由此可见碳纤维复合材料用于保险杠横梁不仅能够提高汽车的碰撞安全性能且还能达到轻量化的目的进而有效降低油耗从而做到节能前排，具有很高的研究价值和使用价值。

针对汽车碰撞事故频发，为了提高汽车安全性能，世界各国根据本国国情制定了相应的汽车碰撞安全法规与技术规范。我国工业化起步晚，因为在制定保险杠横梁相关法规和技术规范方面也起步较晚，因而参照了其他国家的法规和标准。参考欧洲《车辆前防护装置法规》制定了国标 GB17354-1998《汽车前、后端保护装置》。

本文主要研究碳纤维复合材料保险杠横梁。

本文研究内容如下：

第一，对国内外轿车保险杠的碰撞法规以及相关标准进行概述，对国内外的汽车碰撞研究做简要的概述，并针对国内外保险杠现状以及碳纤维复合材料在汽车上的应用情况进行阐述；

第二，对汽车碰撞的研究方法有限元分析方法和复合材料的力学理论进行论述；

第三，针对保险杠横梁碰撞进行建模以及有限元仿真；

第四，分析碳纤维复合材料保险杠在低速碰撞下的仿真结果；

第五，针对仿真结果的分析对碳纤维复合材料保险杠横梁的结构、尺寸进行优化改进。

本文研究目标如下：

根据国内汽车保险杠碰撞法规，对碳纤维复合材料保险杠横梁进行建模仿真分析，研究其变形特性以及其结构、尺寸上的相关参数对于碰撞安全性能的影响，并根据相关结论对碳纤维复合材料保险杠横梁进行优化改进已达到更优的碰撞安全性能和轻量化要求。

本文拟采用的技术方案及措施如下：

（1）广泛收集资料，了解国内外保险杠横梁的现状以及碳纤维复合材料在汽车上的应用；

（2）学习建模以及仿真等相关软件，建立保险杠横梁模型，并对保险杠横梁碰撞进行仿真；

（3）将仿真结果与现有数据进行比较；

（4）针对仿真结果进行优化设计。

1（7 学期第20周） 确定毕业设计选题、完善毕业设计任务书(相关参数)、校内资料收集

2（8 学期第1周） 方案构思、文献检索、完成开题报告

3～4（8学期第2-3周） 外文翻译、资料再收集

5～7（8学期第4-6周） 设计计算、草图绘制

8～10（8学期第7-9周） 图样绘制、编写设计计算说明书（论文）、预答辩

11～13（8学期第10-12周） 图样及设计计算说明书整理、资料袋整理,答辩资格审查

14（8学期第13周） 学生提出答辩申请,并作答辩准备；教师审阅图纸、说明书

15～16（8学期第14-15周） 参加答辩

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