CFRP-TRB超混杂复合汽车B柱结构的优化设计

B柱是汽车的关键承载结构件之一。为了提高某轿车的侧面碰撞性能并实现B柱轻量化设计,结合汽车B柱的结构特点以及不同材料的特性,设计一种碳纤维增强复合材料(CFRP)-差厚钢板(TRB)复合B柱结构。将传统B柱中部加强板去除,B柱外板设计为差厚板的同时在其内侧局部铺贴碳纤维增强复合材料。基于Optistruct对该复合B柱内外板的厚度分布以及复合材料的铺层顺序及铺层厚度进行了优化设计。整车侧面碰撞模拟结果表明,在满足制造工艺要求的条件下,新型超混杂复合B柱结构达到了27.7%的轻量化效果,并同时提高了侧面碰撞的耐撞性。     

碳纤维复合材料汽车B柱加强板的优化与性能分析

通过建立B柱总成的有限元仿真模型,在等刚度原则下,对碳纤维复合材料B柱加强版进行自由尺寸优化、尺寸优化、铺层角度优化设计,并对B柱总成进行三点弯曲有限元仿真,获取优化后模型的最大位移及最大强度.通过真空导入成型工艺制作B柱加强板样件,并对碳纤维复合材料B柱总成进行三点弯曲试验,校核总成的强度指标.最后基于2018版C-NCAP标准分析整车侧面碰撞性能.通过对比刚度、弯曲性能、侧面碰撞侵入量、侧面碰撞侵入速度、侧面碰撞加速度,优化设计后的碳纤维复合材料B柱加强板可在保证刚度、强度及侧面碰撞性能的前提下替代原钢制B柱加强板,并使B柱加强板减重1.376 kg,减重比达到76.4%.     

基于激光拼焊技术的汽车B柱结构优化设计

利用激光拼焊技术对某轿车B柱进行结构材料一体化设计,在轻量化设计的前提下对其入侵位移和入侵速度进行控制以满足整车侧碰安全性能.根据C-NCAP碰撞法规建立该轿车侧碰有限元模型,并验证了模型的准确性.基于网格节点变形技术创建B柱参数化模型并定义3个结构设计变量和2个材料类型设计变量,以其质量、中部最大入侵位移和最大入侵速度为优化目标,以其上部和下部最大入侵位移和最大入侵速度为约束条件,结合径向基（RBF）近似模型和非支配遗传算法（NSGA-Ⅱ）对B柱结构进行多目标优化设计,获得Pareto优化前沿,并讨论妥协方案验证对B柱多目标优化设计的效果.      

基于临界碰撞速度的船舶结构耐撞性优化

分析船舶结构碰撞破损、能量转换和碰撞力间的关系,提出以临界撞速为耐撞性指标的船舶结构耐撞性评价模型,建立了船舶结构耐撞性优化方程.以2艘渔船发生正碰为例,开展了船舶碰撞的数值计算.比较了撞击速度对结构碰撞特性的影响,确定了临界撞击速度,给出了以提高船舶结构临界撞速为目标的结构改进建议.数值计算结果表明,基于临界撞速的船舶结构耐撞性评价指标具有可行性.     

车辆碰撞计算机模拟分析与评价

针对某型轿车进行了正面和侧面碰撞计算机模拟分析与评价.建立了含50百分位的HybridⅢ型假人及安全带约束系统的整车有限元模型,根据动态非线性有限元法的基本原理,建立碰撞过程描述方程和结构有限元离散化方程.在LS-DYNA环境下,对整车集成系统进行了正面和侧面碰撞的数值模拟和分析,求解出了碰撞时整车位移、速度和加速时间,并分析了该车在碰撞过程中主要吸能部件的吸能效果及能量与力的传播途径,以及假人的伤害程度.仿真结果表明,含假人的汽车碰撞过程计算机模拟,不仅能预测汽车结构本身的耐撞性能,还能较准确地预测碰撞过程中乘员的响应与伤害程度,对于减少实车碰撞试验次数,加快新车型开发速度具有重要意义.     

纯电动汽车正面抗撞结构耐撞性拓扑优化方法

为了解决纯电动汽车正面碰撞安全性差的问题,文章提出了一种综合考虑5种典型碰撞工况下整车优化区域以及动力电池布置分析的多目标耐撞性拓扑优化方法。基于混合元胞自动机(hybrid cellular automata,HCA)算法,耐撞性拓扑优化以单元相对密度为设计变量、结构内能密度分布统一为目标,运用固体各向同性微结构材料惩罚模型(solid isotropic material with penalization model,SIMP)下的变密度法进行材料分布;迭代收敛后,最终得到了传力路径优越、构型明朗清晰的耐撞性车身结构,同时得到符合整车性能要求的吸能纵梁形状。对优化后的整车模型进行的耐撞性验证表明,该优化结构让碰撞加速度与结构变形量同步最优化,大大增加了纯电动汽车正面碰撞的安全性,优化出的抗撞结构为纯电动汽车正面耐撞性设计提供了一定的参考。     

基于侧面碰撞的多用途乘用车侧面结构优化

为了提升多用途乘用车的侧面碰撞安全性能,采用有限元分析与实车试验相结合的方法,对其进行了结构优化.建立了该车的有限元模型,通过实车正面碰撞试验与有限元仿真的对比,验证了有限元模型的准确性.根据侧面碰撞法规进行了侧面碰撞仿真分析,采用正交试验设计方法,对B柱内外板和车门加强板选取5个优化参数,分别设置4个水平,得到不同的设计方案.采用极差分析法和多因素权重优化法对试验结果进行分析,找出最显著的因素水平获取最优设计方案.结合侧面结构特点,对车门和B柱结构进行改进得到最终优化方案.将优化后的车型与原车型仿真结果进行对比分析,结果表明:测量点的侵入量和侵入速度都有了明显的降低,验证了优化方案的有效性.     

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.     

汽车侧面碰撞结构仿真方法的研究

随着汽车安全性研究的不断发展,汽车侧面碰撞安全性逐渐成为研究的热点。对汽车侧面碰撞的研究除了实车和台车碰撞试验方法外,计算机仿真研究具有不可替代的作用。文章按照欧洲ECE R95的要求,针对某国产汽车建立了完整的整车侧面碰撞有限元模型,并将仿真结果与试验结果进行对比,验证了模型的有效性和准确性,为今后汽车侧面碰撞结构耐撞性研究的开展奠定了基础。     

基于TRB结构的整车耐撞性可靠性优化

为提高汽车的结构耐撞性和轻量化水平,文章将连续变截面板(tailor rolled blank, TRB)应用于某轿车的前端关键吸能件,并对其进行可靠性优化设计(reliability optimization design, ROD)。基于试验验证的整车碰撞有限元分析模型建立关键吸能结构的TRB有限元模型;结合试验设计、克里格(Kriging, KRG)代理模型和多目标粒子群(multi-objective particle swarm optimization, MPSO)算法,以减轻结构质量和增大吸能为优化目标,对TRB的结构参数进行确定性优化和可靠性优化。结果表明:优化后的TRB前端结构与原设计相比,整车耐撞性及轻量化程度得到显著提升,同时也保障了设计的可靠性。     

轿车正面碰撞仿真与结构改进

在显式非线性有限元理论的基础上,应用PAM-CRASH软件建立了整车有限元模型,模拟轿车正面碰撞过程,对B柱减速度时间历程曲线与实车试验结果进行了对比和验证,与试验结果基本吻合,同时在原有模型的基础上对车身结构的耐撞性进行深入研究,提出了相应的改进方案.     

某轿车侧面碰撞仿真及优化设计

本文基于实际车型,建立整车碰撞仿真模型,结合LS-DYNA对该车进行侧面碰撞仿真,确认侧结构的变形形态及侵入量,结合试验对车辆侧面结构进行优化设计。     

某微型面包车正面碰撞变形控制与结构耐撞性优化

为提高微型面包车型在正面碰撞中的结构耐撞性能,针对GB 11551—2014《汽车正面碰撞的乘员保护》的相关技术要求,以某量产微型面包车为例分析此类车型车身结构在设计上可规避的弊端,并给出前期总体指导建议。然后运用LS-DYNA软件进行碰撞模拟仿真分析,结合微型面包车的结构特点,并考虑工艺可实施性给出合理的优化方案。通过整车试验验证,此优化方案有效地改善了车身结构耐撞性,碰撞效率值达到55.7%。同时,结果表明为减小乘员舱入侵量和门框变形量,最大限度地保障乘员的逃生空间,微型面包车前端至少应留有450 mm的可压缩吸能空间。研究成果可为其他此类结构的车型整车耐撞性开发提供参考。     

小型客车整车正面碰撞分析

应用动态非线性有限元法对小型客车整车在正面碰撞过程中的大变形过程进行了计算机模拟 运用ANSYS/LS -DYNA3D软件 ,在合理简化的基础上 ,建立了整车的有限元模型 通过计算机模拟 ,预测了某小型客车在正面碰撞过程中的变形位置和变形形式 模拟结果表明 ,碰撞过程为 50ms,撞击力达到 85G ,最大位移 3 0cm ,乘客门产生了较大变形 ,该车的前部结构耐撞性较差 针对存在的问题 ,对车辆结构提出了改进措施 此外 ,通过对比分析发现 :整体碰撞结果与部件碰撞相差较远 ,受撞部件的塌陷模式和对碰撞能量的吸收都有很大区别 最后以车架为重点进行了探索性改进 模拟表明 ,对车辆前部进行适当削弱可以有效地改善汽车耐撞性 ,但需对整体做较大改动才能彻底改善汽车的耐撞性     

侧面碰撞中B柱侵入速度及变形模式对乘员损伤影响的研究

运用概念设计方法,通过参照实车和仿真中侧围部件的一般侵入速度曲线和B柱的变形模式,提取了对B柱特定部位进行加载的三条简化的侵入速度曲线,并建立了B柱/假人的简化计算模型.研究改变B柱指定部位的侵入速度曲线,并以MADYMO软件为工具计算得到了27组假人的损伤值以及B柱的变形模式.研究结果表明:减小B柱整体侵入速度、合理分配B柱各部位的侵入速度以及使B柱产生较好的变形模式,能够有效地降低侧面碰撞中假人的损伤风险.     

基于侧面碰撞的热成型钢应用分析

高强度钢的热成型技术可以解决传统成型钢板在汽车车身制造中遇到的诸多问题,而且使车身更加安全环保节能.以某型轿车为例,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车侧面碰撞模型,车门防撞梁模型,B柱加强板碰撞仿真模型,将传统成型钢板和热成型钢板进行仿真对比分析.结果表明,采用2.0 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通型防撞梁,B柱加强板厚度由1.5 mm降为1.2 mm,整车车身侧面碰撞安全性能大幅提高,新设计车门内凹420.33 mm,比原始设计的426.74 mm显著减小.     

基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计

针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响,本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法.首先,建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型,并分析其嵌套情况;然后,为了减少嵌套层数,提出了一种高效的解耦策略,将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题;最后,使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题,并采用局部加密策略提高优化结果的精度.研究结果表明:该方法收敛迅速,能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的,对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值.     

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。     

某微型面包车正面碰撞耐撞性优化

为提高微型面包车型在正面碰撞中的结构耐撞性能,针对GB11551-2014《汽车正面碰撞的乘员保护》的相关技术要求,本文以某量产微型面包车为例分析此类车型车身结构在设计上可规避的弊端,并给出前期总体指导建议。然后运用LS-DYNA软件进行碰撞模拟仿真分析,结合微型面包车的结构特点,并考虑工艺可实施性给出合理的优化方案。通过整车试验验证,此优化方案有效地改善了车身结构耐撞性,碰撞效率值达到55.7%。同时,结果表明为减小乘员舱入侵量和门框变形量,最大限度地保障乘员的逃生空间,微型面包车前端至少应留有450mm的可压缩吸能空间。本文的研究成果可为其它此类结构的车型整车耐撞性开发提供参考。     

基于LS-DYNA的整车正面碰撞仿真分析及优化

在汽车碰撞事故中,正面碰撞发生的几率是最大的。论文利用CATIA对某款车型进行三维建模,应用Hypermesh和LS-DYNA对汽车正面碰撞中整车的速度、加速度、门框变形量和前围入侵量进行仿真分析。针对前围入侵量过大,开展前纵梁的结构优化与材料的改进,优化后的前围入侵量改善明显,提高了车辆耐撞性,为后续设计提供了依据。