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。     

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。     

基于三维多胞结构的汽车吸能盒优化设计

为改善汽车吸能盒在低速碰撞情况下的力学表现,将一种新型具有负泊松比效应的多胞结构设计为汽车前纵梁的吸能盒.通过对新型负泊松比多胞结构形状参数的研究,确立了多胞结构中特定的元胞几何参数及元胞层数作为优化变量,结构质量以及所吸收的能量作为优化目标.首先通过最优拉丁超立方的方法在变量空间内进行样本点的选取并采用ABAQUS进行有限元仿真计算,然后由Isight软件根据样本点的计算结果对优化变量与优化目标建立三阶响应面模型,最终采用NCGA对响应面模型进行优化.将优化结果进行RCAR(Research Council for Automobile Repairs)标准模型仿真计算,结果验证了这一新型负泊松比吸能盒可以在较小的质量下满足RCAR低速碰撞标准.     

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.     

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。     

车身低速碰撞吸能结构的优化设计

针对汽车低速正面碰撞时车身部件的抗撞性优化问题,选择了碰撞盒结构作为研究对象,运用二次回归正交组合试验设计方法合理分布试验点,并结合最小二乘法构造出整体质量、吸能值及最大碰撞力关于板厚的响应面模型;综合考虑实际车身部件板厚范围及轻量化要求,采用自适应响应面法对响应面模型进行了优化设计.结果表明,提出的碰撞盒结构优化方法及流程具有较高的精确性和有效性.     

基于响应表面法的汽车侧面安全气囊仿真优化

为加强汽车安全气囊对侧面碰撞中的人体保护,对其进行优化匹配设计.针对传统的安全气囊设计方法存在的不足,引入PSM子结构方法和响应表面优化方法.首先利用PSM子结构方法建立了侧面碰撞安全气囊的优化模型,然后通过一阶响应面筛选设计变量,最后利用二阶响应表面模型对安全气囊的设计参数进行了优化研究.优化结果表明,新的参数组合能够有效提高侧面安全气囊的保护效果,降低人体的损伤风险.     

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.     

人车碰撞事故的行人伤害研究

将多体动力学方法与行人伤害分析相结合对一起真实的人车碰撞事故进行了准确的仿真再现,研究分析了碰撞过程中行人的动力学响应和伤害.事故再现结果与实际情况及法医尸检结论吻合,有效地验证了方法和模型的正确性.在此基础上计算得出行人头部及下肢伤害与汽车碰撞速度的变化关系,可为改善汽车的行人安全性提供参考.     

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.     

汽车悬架减振器缓冲块结构优化方法

缓冲块是悬架系统中的重要零件，对其结构进行合理的设计能够有效地提高汽车的平顺性。将缓冲块结构参数作为设计变量，利用有限元计算模型计算出不同参数组合下缓冲块的性能，进而建立缓冲块性能计算的响应面代理模型。以缓冲块的尺寸要求为设计变量，缓冲块的性能指标最优为目标函数，利用遗传算法对代理模型进行寻优处理。结果表明，通过有限元模型计算得出的缓冲块性能数据与实体试验的数据基本吻合，优化后的缓冲块性能更优。     

异构感知融合的主动式行人碰撞保护技术研究

道路行人作为交通事故中的弱势群体，在交通事故中伤亡占比高，且头部和下肢是在事故中受伤害最多的部位. 行人保护性能的提升，仅仅通过被动安全很难有所突破，为此当前国内外车企及相关研究机构均加大了对行人安全的投入和技术研究. 主动弹起式引擎盖常规通过力学传感器感知触发执行机构面临开发成本高、周期长等问题，且力学感知传感器易发生不触发或误触发. 近年智能驾驶辅助系统(ADAS)进入普及阶段，集成ADAS的紧急防撞功能(AEB)和引擎盖系统，通过摄像头和雷达进行行人识别和距离感知，碰撞时可快速触发引擎盖弹起，实现行人保护的精准性，减少开发成本和误报的同时，缩短开发周期，性能得分比被动行人保护提升30%以上，大大改善对行人的保护.      

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。     

基于多刚体动力学的人-车碰撞事故形态重构研究

交通事故重构已成为事故鉴定的重要技术手段,对还原交通事故碰撞过程十分有效。目前绝大多数重构技术均依赖于事故现场碰撞信息的采集;但准确性较低且缺乏通用性。针对某真实人-车碰撞事故案例,基于多刚体动力学原理,建立人-车碰撞数字化模型;并借助其重构事故发生时的各参与方运动状态,实现车辆损伤信息与行人冲击损伤机理的多重融合。通过行人最终位置、车辆受损区域、行人损伤等事故现场信息,验证数字重构模型的准确性。研究成果可为进一步探讨汽车前部结构设计与人员损伤的内在联系提供理论支撑;亦对制定有效规范的交通行为举措,保护交通事故中弱势群体具有较重要意义。