汽车保险杠碰撞的数值模拟

根据保险杠低速碰撞试验规范的要求,应用ANSYS/LS-DYNA软件进行汽车保险杠碰撞数值模拟仿真,得到变形、速度、加速度、碰撞力等特征参数,低速碰撞仿真中获得的这些参数可以作为保险杠结构设计的参考依据．利用台车进行保险杠的低速碰撞试验,对仿真结果与试验结果之间存在的误差进行分析,仿真和试验结果都表明简易型保险杠在低速碰撞过程不能充分发挥其缓冲吸能作用并且发生压渍失效,而改进设计后的缓冲吸能式保险杠具有较好的吸能特性和耐撞性能,在发生低速碰撞冲击时能很好地起到保护汽车其他元件的作用。     

格栅吸能式汽车保险杠的设计与试验

开发了一种格栅吸能式汽车保险杠,采用格栅反向锁定结构,当汽车保险杠发生碰撞时,该结构能够把碰撞点的撞击能量迅速吸收、分解并传递给整个保险杠。通过静态加压和台车低速正面碰撞试验,证明采用格栅式反向锁定结构可以提高保险杠在低速碰撞中的吸能作用。格栅吸能式保险杠结构紧凑,安装空间小,推广方便。     

轿车保险杠低速碰撞试验研究

轿车在低速碰撞过程中经常造成人员的伤害．为了准确评估这种伤害的严重性和保险杠的耐撞性，根据SAE J2319标准建立了用于评估轿车保险杠低速碰撞性能的摆捶式碰撞试验装置和相应的数据采集系统．采用一种新的摆捶对固定保险杠碰撞的简化试验方法，运用等效能量法分析和推导了对固定安装保险杠碰撞试验的摆捶初始碰撞速度等效转换关系．通过某型轿车保险杜低速碰撞过程的计算机仿真和试验研究，验汪了摆捶低速碰撞试验的有效性；分析了影响仿真结果与试验结果一致性的主要原因，指出了减少试验误差的有效途径．     

基于ABAQUS的保险杠低速碰撞的仿真研究

以某轿车为例,利用三维建模软件CATIA建立保险杠系统及碰撞器的三维仿真模型,HYPERMESH作前处理软件、有限元分析软件ABAQUS作求解器,根据欧洲的ECE-R42法规要求对轿车前保险杠进行正面低速碰撞仿真分析,得到了整个碰撞过程中保险杠系统的变形过程及应力分布情况.并对模拟结果进行了分析,总结了建立仿真模型的经验.对深入研究保险杠及整车碰撞仿真具有重要的参考价值.     

基于汽车低速碰撞的尾部安全性能分析和改进

中国城市的交通比较拥堵,汽车在日常行驶中常发生倒车、追尾等事故,造成汽车后保险杠甚至车体损伤.针对汽车低速尾部碰撞事故,本文建立了汽车整车有限元模型,从吸能和对车体的保护角度评价保险杠系统的保护能力.根据仿真结果,将保险杠横梁的材料选为高强度钢,对保险杠系统的碰撞性能进行改进.结果表明,改进后的保险杠系统不仅满足碰撞法规要求,而且实现了减重45%的轻量化目标.     

汽车保险杠低速碰撞安全性能优化

介绍了最新的国际汽车维修研究理事会《保险杠碰撞试验规程》及其评价指标。针对某厂商提供的保险杠模型,在仿真软件LS-DYNA中对其低速碰撞安全性能进行了分析。分析结果表明:该保险杠发生折弯失效,不能满足RCAR评价指标,需要进行改进。通过探索保险杠防撞横梁和吸能盒壁厚对其安全性能的影响,得到了两者的最佳组合方案,显著改善了保险杠性能。随着防撞横梁壁厚的增加,保险杠的安全距离逐渐增加;随着吸能盒壁厚的减小,保险杠的吸能总量逐渐增加,但安全距离逐渐减小。     

基于材料匹配的汽车保险杠多目标优化

汽车前保险杠在RCAR正面40%低速碰撞中及与行人下肢碰撞中起着吸能与缓冲的作用,汽车保险杠的刚度对于满足RCAR等级评价及行人下肢保护两种性能都有很大的影响.综合考虑行人下肢保护法规与RCAR的要求,以材料为变量进行正交试验设计,分别采用响应面法和综合平衡法对汽车保险杠进行多目标优化.研究结果表明,响应面法能够很好地表征材料屈服强度与各个目标值之间的关系,综合平衡法能更好地解决离散的、变量少、水平数少的多目标优化问题.经优化后,汽车保险杠的整体性能得到了提高.     

优化集成系统平台的建立及其应用研究

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行参数化建模,利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器LS-DYNA和数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速、自动化.以新开发车型前保险杠横梁为例,在保证碰撞安全性的前提下针对保险杠横梁的轻量化问题,对横梁空间形状、截面高度、宽度以及厚度进行优化.以质量最小为优化目标,碰撞压缩量与车体加速度峰值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,通过优化集成系统平台对模型进行40%偏置、刚性墙、刚性柱三类低速碰撞仿真分析,得到了满意的效果.     

复合材料防撞梁低速碰撞的研究与多目标优化

复合材料在汽车车身上的使用是实现汽车轻量化的一个十分重要的途径,而防撞梁对于汽车及人员安全起着重要的作用。首先,建立保险杠有限元模型及低速碰撞仿真模型;其次,分析比较传统材料与碳纤维复合材料的防撞梁在偏置和正面碰撞工况下的应力、位移量、碰撞力峰值和比吸能的性能指标;最后,对碳纤维复合材料防撞梁的铺设层数和其余部件的厚度作为设计变量,通过实验设计(DOE)筛选试验点,采用移动最小二乘法创建质量和碰撞性能指标响应面模型,进而利用多目标遗传算法对该模型进行求解并选取最佳结构方案。结果表明:优化前碳纤维复合材料的比吸能比传统材料钢提高了34.8%,质量减轻了27.1%;优化后的复合材料在两种工况下碰撞力峰值较优化前均降低,保险杠的质量从原来的3.653 kg减至3.145 kg,降低了13.9%。     

汽车碰撞事故缓冲吸能装置设计

本文在系统地研究了国内外汽车碰撞缓冲吸能方法的基础上，通过在车辆纵梁和前保险杠之间安装一套可伸缩的缓冲吸能装置，以实现在碰撞前将设计安装在原吸能梁中的辅助吸能梁及保险杠的中段伸出车外并将其限位，使其参与碰撞吸能，达到增加吸能空间，延长碰撞时间历程的效果。该装置具有结构简单紧凑、成本低廉、可靠性强等优点，具有重要的研究意义和实用价值。     

某微型电动汽车保险杠结构优化及仿真分析

为提高某微型电动汽车保险杠的耐撞性,基于显式动态有限元理论及冲击动力学原理,采用Hypermesh和LS-DYNA有限元软件对该保险杠进行正面100%碰撞仿真分析。综合考虑耐撞性与轻量化的设计思路,对该保险杠提出5种优化方案。对比分析结果表明:各保险杠最大变形量均小于140 mm的安全距离,优化2型在中间加肋板形式的保险杠比吸能最高,比原保险杠高出19.20%,并且质量减少了17.98%。保险杠横梁加肋板是较为简单且有效的改进方法,质量变化不大的情况下,比吸能高,峰值载荷低,具有更好的安全性。     

面向行人安全的保险杠结构改进优化

针对行人下肢的碰撞保护,建立了某车型的有限元碰撞模型并进行了试验验证。为改善行人保护性能,提出了添加吸能泡沫及副保险杠的改进方案。以吸能泡沫厚度、主副保险杠垂向距离、副保险杠壁厚这3个结构参数为设计变量,构造了优化的拉丁超立方试验,结合最小二乘法建立胫骨加速度、膝关节弯曲角度及剪切位移3个伤害指标的响应面模型,运用多目标遗传算法进行优化求解。对比结果表明,优化后的结构有效地降低了行人腿部受到的伤害,满足了安全法规要求。     

车架结构对微型客车碰撞能量分布的影响研究

本文以Lagrange法为算法为基础，采用动态显式非线性有限元分析技术，就车架结构对微型客车碰撞能量分布的影响特性进行了捞真研究。探讨了关键部件的建模处理及整车仿真参数设置与控制方法，妥善处理了仿真精度和计算效率的矛盾，实现了用较少的单元和镎短的时间对微小型客车正面碰撞的模拟。在此基础上，本文以添加第一横梁、第三横梁和保险杠前后的碰撞为例，对车架结构对微型客车碰撞能量分布的影响进行了仿真研究。模拟结果表明，第三横梁和保险杠对微型小客车的耐撞性起重要的作用，添加第三横梁和保险杠后，微型小客车正面碰撞时，碰撞能量分散较快，其纵梁前段和驾驶员座位下与前门槛板对应的纵梁部分基本未发生变形，整车的耐撞性得到了明显的改善 。     

面向刚度曲线的汽车前保险杠缓冲块优化设计

汽车前端结构刚度的合理设计可以有效改善行人保护性能,以刚度曲线为目标,利用结构优化方法对保险杠缓冲块进行了结构优化设计。对某乘用车前保险杠进行冲击实验,建立前保险杠与刚性柱碰撞的有限元模型,对比仿真和实验得到的刚度曲线,验证了有限元模型的准确性。为了使保险杠区域的刚度曲线达到理想刚度曲线的要求,以缓冲块的材料刚度和几何形状作为设计变量,将保险杠刚度曲线与理想刚度曲线所围成的面积最小化作为目标,采用自适应响应面法进行优化求解。结果表明,优化后的材料刚度和几何形状所对应的保险杠刚度曲线与理想刚度曲线比较接近,能够满足行人保护的要求。     

行人膝关节损伤的计算机仿真研究

参照某量产车型建立汽车模型,采用具有较好生物逼真度的多刚体行人模型,建立了汽车与行人碰撞的系统仿真模型.通过改变汽车保险杠、发动机罩等前部结构参数,研究了其对行人膝关节损伤参数的影响,分析了行人腿部与不同前部结构参数的汽车相碰撞的受力特点.提出了适当降低保险杠及发动机罩前端的高度、使汽车前部结构接近流线型、加宽保险杠前端面上下之间的作用宽度等改进汽车前部结构特性的主要措施.     

对提高汽车碰撞安全性的探讨

汽车作为现代最实用的交通工具,给我们的生活带来了很多方便的同时,也由于交通事故的原因给人们的生命财产造成了损失。因此进行汽车碰撞方面的研究,也成为现代汽车技术研究的一个重要课题。本文通过对汽车发生交通事故时的碰撞安全性的研究,提出了在汽车发生交通事故时,采用可伸缩保险杠系统,有效地减小碰撞时碰撞力,以减少人生伤亡事故,提高了汽车的安全性。     

液滴与水平壁面碰撞力的实验方法

为了获得准确的碰撞力数据,根据液滴碰撞过程极其短暂且低速液滴碰撞力较小的特点,搭建了低速液滴与固体壁面碰撞力测量实验台;通过理论分析和实验验证对液滴碰撞力测量系统进行了优化,以探究系统振动对瞬态碰撞力结果的影响;利用滤波等措施消除影响后获得低速液滴和固体壁面碰撞过程的碰撞力。实验中使用压电传感器来测量碰撞力随时间变化的过程,同时将测量系统简化为双振子模型,以分析基座和碰撞盘的振动对碰撞力信号的影响;通过进行实验结果的频谱分析来验证理论模型,同时找出影响碰撞力信号波动的因素。实验表明:基座和碰撞盘的振动会导致碰撞力曲线出现波动,增大基座质量可以消除基座振动的影响,减小碰撞盘的质量并结合低通滤波可以消除碰撞盘振动的影响。测试系统可以实现不同液滴直径、不同碰撞速度和物性的液滴碰撞力的采集和处理。     

基于HyperMesh的6125型大客车正碰安全性研究

以6125型客车为研究对象,利用CATIA软件对该型客车车身骨架进行建模,通过HyperMesh软件进行网格划分,建立有限元模型,应用非线性有限元软件LSDYNA对该客车有限元模型进行正面碰撞仿真计算。参照欧盟ECE R94《正面碰撞乘员保护》标准和美国FMVSS208《碰撞的乘员保护》标准中对碰撞的变形和碰撞安全性的要求,提出增加前段地板骨架及车架(司机地板区域)纵梁厚度以及增加前围保险杠和吸能盒的改进方案。结果表明,该优化方案达到了行业标准的要求,可为大客车碰撞事故分析及改进提供参考。     

帕累托最优在新型蜂窝结构吸能盒防撞性能中的应用

为提升车辆在低速(通常小于15 km/h)碰撞工况下的防撞性能,该文给出一种新型蜂窝铝结构吸能盒。建立了低速碰撞仿真有限元模型,利用LS-DYNA进行碰撞分析。选取新型蜂窝铝吸能盒结构中钣金件的厚度、几何形状等设计参数,建立该问题的数学优化模型,利用帕累托最优理论和多目标遗传算法,得到该优化问题的帕累托解集空间,并运用标准边界交叉(Normal-boundary intersection,NBI)法找出最优设计方案。与传统结构吸能盒相比,在不增加结构质量的前提下,该吸能盒能够显著提升车辆在低速碰撞工况下的防撞性能。     

高强度钢板热塑性行为及在车身轻量化中的应用

为深入研究板材热塑性变形机理以及促进热成形工艺在汽车结构件生产制造中的应用,采用理论、试验与仿真相结合的方式,基于高强度钢板热-力-相变耦合本构关系,结合弹塑性非线性大变形分析建立了热塑性成形动力显式有限元列式,开发了高强度钢板热成形数值仿真有限元分析软件,对一款U型试件的热成形过程进行数值模拟,模拟结果与试验一致,且通过拉伸试验获得了成形后零件的力学性能,屈服极限在1 100 MPa以上,强度极限可达1 500 MPa以上. 并通过数值仿真对比一款热成形前保险杠与原始冷成形保险杠的碰撞过程,得出保险杠采用热成形件可减重36.5%,比吸能比原始模型增加16.0%.