低速碰撞时汽车前纵梁的数值仿真与优化设计

采用HyperMesh和LS-DYNA对薄壁直梁的正面撞击过程进行了数值仿真模拟,其分析的结果可以用于前纵梁的优化设计,有利于进一步改进车辆结构,使车辆由于碰撞事故所造成的损失降到最低.通过对不同截面的汽车前纵梁的碰撞过程的数值模拟,设计出最合理的前纵梁,为进行汽车碰撞的进一步研究提供一定的参考.     

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 。     

单元薄壁矩形截面梁的平均压溃力研究

纵梁的平均压溃力决定着轿车纵梁在碰撞过程中吸收能量的能力.研究纵梁的平均压溃力,可在概念设计阶段了解纵梁的碰撞性能,减少潜在的设计缺陷.但文献中纵梁平均压溃力的拟合结果与试验及仿真偏差较大.为此,文中采用物理试验与仿真试验相结合的方法,分析平均压溃力与材料的截面形状、厚度和力学性能的关系,并对一系列单元薄壁矩形截面梁进行试验与仿真,根据统计学中极差、最大偏差和标准差最小化原则,推导出新的矩形截面梁平均压溃力公式.计算结果表明,所推导公式的拟合值比现有文献公式的更加接近仿真值,能够满足轿车前纵梁概念的设计需要.     

某车体结构正面碰撞建模仿真与方案选择

为了得出具有较好碰撞潜能的目标车体结构,提出了两个不同的纵梁设计方案,基于有限元理论重点提出了仿真建模中运用比较普遍的对称罚函数法.按照整车变形量、车体减速度、乘员舱侵入量三个评价指标分别评价方案一和方案二,两个方案的整体变形都符合要求;方案二由于设置了诱导槽,在碰撞中吸能盒到纵梁从前至后依次溃缩变形,方案二的减速度曲线更加符合"前高后低"原则及其平均通过力更为平缓;方案二乘员舱侵入量更少.仿真表明设计出的纵梁要有适当的变形引导,纵梁应实现稳定的轴向溃缩模式.因此选择具有更好的碰撞性能的方案二右边车体减速度曲线作为乘员约束系统优化的输入值.     

中型客车正面碰撞仿真及结构改进

以某中型客车为研究对象,基于PRO-E、HyperMesh等软件建立整车有限元模型,并通过RADIOSS求解器对其正面碰撞过程进行求解计算,同时对碰撞过程中的整车变形、能量转移以及加速度变化进行分析.针对前纵梁在碰撞过程中出现弯折现象,对前纵梁的结构进行了改进:去掉第1根横梁与纵梁之间的加强板、增加前纵梁壁厚并在其边缘处开了若干弱化口.改进后系统内能吸收量提高了4.1％,整车变形吸能时间延长了7 ms,加速度最大峰值降低了10g.     

汽车车身碰撞性能的有限元仿真与改进

在碰撞仿真理论的指导下，以某型号小客车为研究对象，建立了整车正面碰撞有限元模型，并按照国家汽车安全法规CMVDR294的要求进行了整车正面碰撞试验的数值仿真，结果显示，与试验结果取得了较好的一致。根据仿真计算结果，对发动机罩及其铰链进行结构和材料两方面的改进设计，改善了发动机罩的变形吸能模式，在此基础上，为了更全面评价整车结构的耐撞性能，建立了整车偏置碰撞有限元模型，进行了偏置碰撞的数值模拟分析，计算了车身变形及其吸能特性。根据仿真计算结果，对前纵梁和前轮罩进行结构改进设计，提高了其吸能能力。     

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。     

加固的A级护栏与客车碰撞的仿真分析

由于道路逐年大中修,导致旧钢筋混凝土护栏的防护性能减弱,针对这一情况,对旧护栏进行合理的改造比安装新护栏更节省资源。主要研究了加固后的A级护栏安全性能,运用ANSYS Workbench软件建立护栏与客车的有限元模型,并根据模拟仿真方案,控制仿真碰撞的参数,以规定的初速度和碰撞角度进行计算机仿真碰撞试验,得到x、y方向大客车加速度10 ms间隔平均值的最大值分别为148.2 m/s~2和206.5 m/s~2、护栏所受应力和变形情况、车辆运行轨迹和客车损坏程度等评价指标。结果表明,加固后的A级护栏结构能够有效地防护行驶车辆。     

自行车-厢式客车碰撞形态对骑车人头部损伤的影响

为探究自行车与厢式客车不同碰撞形态对骑车人头部损伤的影响,以一例真实事故案例为基础,利用PC-Crash仿真软件建立事故碰撞模型,并验证模型的可行性。在此基础上进行计算机仿真试验。通过研究两者在不同速度下的四种碰撞形态(自行车前轮、后轮分别与厢式客车前部碰撞及两车碰撞重叠率为50%和100%),分析骑车人头部的损伤情况。结果表明:骑车人头部HIC值随厢式客车速度的增大而增大;自行车前轮与厢式客车碰撞情况下,自行车速度越大,骑车人头部损伤越重;自行车后轮与厢式客车碰撞情况下,自行车速度越大,骑车人头部损伤越轻;碰撞重叠率50%和100%情况下,自行车速度对骑车人头部损伤影响不大。     

自行车-厢式客车碰撞形态对骑车人头部损伤影响

为探究自行车与厢式客车不同碰撞形态对骑车人头部损伤的影响,以一例真实事故案例为基础,利用PC-Crash仿真软件建立事故碰撞模型,并验证模型的可行性。在此基础上进行计算机仿真试验。通过研究两者在不同速度下的四种碰撞形态(自行车前轮、后轮分别与厢式客车前部碰撞及两车碰撞重叠率为50%和100%),分析骑车人头部的损伤情况。结果表明:骑车人头部HIC值随厢式客车速度的增大而增大;自行车前轮与厢式客车碰撞情况下,自行车速度越大,骑车人头部损伤越重;自行车后轮与厢式客车碰撞情况下,自行车速度越大,骑车人头部损伤越轻;碰撞重叠率50%和100%情况下,自行车速度对骑车人头部损伤影响不大。     

夹芯圆管耐撞性分析及结构优化

夹芯圆管因其质量轻、成本低、能量吸收率高等特点被广泛应用于车辆工程和航空航天领域。为了提高夹芯圆管的耐撞性能，使用有限元软件Ansys进行轴向冲击仿真研究，分析了肋板数、壁厚、内圆直径对其耐撞性能的影响。结合响应面法和NSGA-Ⅱ算法对夹芯圆管的结构进行多目标优化，最后将结构进行扭转，探究扭转角对耐撞性能的影响。结果表明：壁厚对耐撞性的影响最大，内圆直径对峰值压缩力基本没有影响。扭转后的夹芯圆管可以在不提高峰值压缩力的前提下增加比吸能，耐撞性能有明显提高，扭转角度为45°时效果最佳，较扭转前增加了10.75%，为夹芯圆管的耐撞性设计提供了一种新方法。     

八边形逐级吸能梁的设计与优化

研究了一种八边形截面逐级吸能梁结构的设计与优化方法.建立了八边形逐级吸能梁的有限元模型,通过台车试验验证了模型的有效性.采用均匀试验设计方法制订并进行了一系列不同壁厚的八边形逐级吸能梁碰撞仿真,利用仿真结果建立八边形逐级吸能梁的耐撞性回归方程,并进行了回归分析.利用遗传算法,以八边形逐级吸能梁壁厚为变量,对该吸能梁耐撞性进行多目标优化设计,获得一组耐撞性较好的八边形逐级吸能梁设计方案,并将优化方案用于车架耐撞性改进.仿真及试验结果表明,该八边形逐级吸能结构变形吸能均匀,能够更好地达到碰撞安全性要求.     

基于协同优化方法的汽车正面抗撞性优化设计

将最优拉丁方试验设计方法与响应面方法相结合,建立了汽车正面碰撞过程中3组加速度指标的代理模型.使用协同优化方法对该3组加速度指标进行了协同寻优.优化结果表明,优化后3组指标均有不同程度的改善,提高了汽车正面抗撞性,表明使用协同优化方法、结合近似技术和有限元技术是求解汽车抗撞性多目标设计优化问题的一种有效方法,该方法能够有效地避免传统优化方法在求解高度非线性问题时面临的困难.     

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.     

Car Side Structure Crashworthiness in Pole and Moving Deformable Barrier Side Impacts

Introduction Side impact accidents rank high in almost every coun- try. Much research has focused on the development of countermeasures including the vehicle side structure energy absorption[1] and human response[2,3] in side impact events. New composite …     

序列响应面方法在薄壁梁轻量化设计中的应用

提出将近似模型引入到薄壁梁的耐撞性优化设计中,并利用序列响应面优化方法对近似模型进行优化。针对基于有限元网格模型的设计变量难于参数化的问题,开发了相应的程序将薄壁梁的材料、截面尺寸及焊点布置等参数进行参数化建模。研究结果表明:优化设计改善了薄壁梁的吸能特性,使它的质量大大减轻;基于近似模型的优化算法能较大程度地提高优化效率。     

改进响应面法在汽车正面抗撞性优化中的应用

为提高汽车正面抗撞性,提出了精确收敛于当前设计点的改进的响应面方法,并将该方法与最优拉丁方试验设计方法相结合,建立了汽车全宽正面碰撞过程中B柱加速度峰值的代理模型. 基于该代理模型使用序列二次规划算法对多组结构参数进行优化. 结果表明,使用改进的响应面法建立的代理模型具有较高精度,基于代理模型优化后汽车B柱的加速度峰值降低18.2%. 该研究为汽车正面抗撞性优化提供了一种快速便捷的方法.     

Vehicle Crashworthiness Simulation Based on Virtual Design of Auto-body

Trafficaccidentshavebecomeseriousmenacesthat threatenpeopleandpropertyatanacceleratingrate,particularlyindevelopingcountriessuchasChina, Althoughthecarownershipislow,thenumberoffatalities intrafficaccidentsisrelativelyhigh.Sosafety,asoneof basicperformancesofautomobile,isattachedimportance byautomotivemanufacturersnow.In2000,CMVDR294 “Designregulationonoccupantprotectioninautomotive frontalimpact”promulgatedinP.R.Chinaisbeneficialto evaluatethepassivesafetyofautomotives. Thestructurali…     

低速撞击下矩形板动态断裂试验及数值仿真

在矩形板锥形冲头撞击试验的基础上,引入Johnson-Cook本构模型和失效模型,采用显式动力有限元方法对锥形冲头撞击过程中矩形板的响应规律以及断裂过程进行了计算.讨论了网格尺寸对于计算结果的影响,并对不同板厚矩形板的耐撞性能进行了比较.结果表明：所采用的材料参数及计算模型能够对撞击载荷下矩形板的动态断裂过程进行准确地预报;增加板厚能显著提高矩形板的耐撞性能及抗破坏能力.     

基于网格的汽车耐撞性数值分析系统及其应用

基于网格技术以及数值分析理论,分析了网格应用中间件以及具有4层结构的汽车耐撞性数值分析网格体系结构,结合耐撞性理论,提出了汽车耐撞性协同仿真和分布式耐撞性数据挖掘方法,实现了汽车耐撞性协同仿真应用系统与汽车耐撞性数据挖掘应用系统的融合.同时,结合应用实例,将所提出的方法及系统应用于汽车协同仿真及耐撞性数据挖掘活动中,取得了良好的效果.