汽车防撞梁的结构强度分析及优化

汽车前防撞梁对于汽车的安全有着重要的意义,它前连吸能盒和保险杠,后连前纵梁。在进行遇到安全事故时,它能够有效地吸收正面碰撞冲击力,将其转化到中,通过防撞梁将能量传递给前纵梁,前纵梁吸收能量并传递给车后的其它结构,尤其是在撞树模型中,必须依靠前防撞梁才能将力分散到车后。然而,本文的研究假设就是认为前横梁结构正常,因此,从受载和强度分别进行分析了前防撞梁。     

基于加点多目标粒子群算法的 碳纤维防撞梁优化设计

为了达到车辆轻量化的效果，基于某轻型乘用车钢制防撞梁，根据车辆低速碰撞 标准对采用碳纤维材料的防撞梁进行结构优化设计 . 通过全因子试验确定防撞梁的截面参 数，考虑到各铺层区域之间厚度不同导致的材料不连续问题，提出了基于铺层相容性的铺层 原则，并以此确定防撞梁的厚度空间和对应的铺层顺序 . 在对防撞梁的铺层厚度进行优化设 计时，采用基于 kriging模型的加点多目标粒子群优化算法，在传统粒子群算法的基础上引入 多目标加点策略，能够有效解决由于近似模型精度不够导致的重复试验设计，提高了优化效 率. 优化设计后的仿真和台车试验表明，碳纤维防撞梁低速碰撞性能满足要求.     

碳纤维复合材料防撞梁与铝合金吸能盒低速碰撞轻量化设计优化

为了提升车身前端轻量化性能,本文设计与优化了一种新型结构的碳纤维复合材料防撞梁与铝合金吸能盒.首先,建立了某乘用车钢制车身前端的有限元模型,并验证了模型的准确性.然后,运用拓扑优化技术对防撞梁及吸能盒进行拓扑设计,优化出其最优形状,确定新型防撞梁及吸能盒的三维模型.结合新型防撞梁及吸能盒模型,通过自由尺寸优化、尺寸优化...     

泡沫铝填充结构汽车车门防撞梁仿真

为提高汽车侧碰安全性,利用泡沫铝的吸能特性,将泡沫铝填充到汽车车门的防撞梁中,设计一种新型填充结构防撞梁以提高汽车在侧面碰撞中的吸能特性.首先,以Hypemesh为前处理器,以LS-DYNA为求解器对传统结构防撞梁及所设计的新型防撞梁组成的两种车门部件的碰撞特性分别进行仿真分析,得出两种车门部件与刚性柱侧碰时车门和防撞梁变形图、应力云图以及入侵速度-时间曲线.然后对仿真结果进行比较分析.结果表明,与传统结构防撞梁相比,泡沫铝填充结构防撞梁具有更高的吸能特性.     

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。     

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。     

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.     

某车型40%偏置碰撞吸能盒的优化研究

采用LS-DYNA软件建立了可替代整车40%偏置碰撞的吸能盒子模型,并验证了子模型的可靠性。在子模型基础上,优化了原吸能盒结构。整车采用优化后吸能盒结果表明:碰撞侧吸能盒内能比原结构增加56.8%,吸能盒碰撞力峰值比原结构减小19.3%。     

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.     

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。     

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。     

碳纤维增强铝合金层合方管轴向吸能特性

为减轻薄壁吸能结构质量、提高结构能量吸收性能,制备碳纤维增强铝合金层合方管试样。对方管试样进行准静态轴向压缩试验,研究碳纤维增强铝合金层合方管的变形模式和机理。提出分段碳纤维复合材料层合方管的设计方法;并对其轴向吸能特性进行对比验证。结果表明,外层碳纤维复合材料与内层铝合金材料的界面出现脱层断裂,内层铝合金材料对方管变形起到了引导作用,外层碳纤维复合材料阻碍铝合金材料的折叠变形,碳纤维增强层合方管较原铝合金方管有效压缩能量提高了35.79%,压缩力效率提高了28.38%;而分段碳纤维增强铝合金层合方管还能有效降低初始峰值压缩力,提高薄壁结构压缩力效率,压缩力效率较原来提高了13.53%,进一步提升碳纤维增强薄壁结构的吸能特性。     

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.     

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。     

桥墩塑性防撞装置的力学机理

通过一艘4万t级油船撞击箱式塑性吸能防撞装置的有限元数值模拟计算，演示并分析了防撞装置的作用过程．指出了防撞装置受力的3个阶段、防撞力的限制值和防撞装置各构件的吸能特征，解释了防撞装置对桥梁的防护机理．同时介绍了非线性有限元碰撞分析中船舶、防撞装置与桥墩的模型化方法和材料、质量参数等的正确意义，并对防撞装置的优化设计提出了建议。     

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%.     

CFRP/Al胶接接头形貌特征对连接性能影响

为解决汽车轻量化设计与制造中的异质材料间的连接问题,基于内聚力模型模型,对碳纤维增强复合材料（CFRP）/铝合金单搭接胶接接头,建立了接头有限元分析模型,并对有限元模型的有效性进行了试验验证.构建了3种具有不同形貌特征的CFRP/Al胶接接头结构方案,以单向拉伸载荷下的极限破坏载荷和破坏吸能量作为性能指标.结果表明:相对于普通单搭接接头,弧形接头破坏载荷和吸能量分别降低11.3%和9.88%;矩形槽接头失效载荷虽有所降低,但由于能更有效地发挥胶层中部区域的作用,在接头吸能特性方面有较大提升,接头抗冲击性能提升了91.63%.      

变截面梁的抗撞性分析及应用

在研究多种不同截面形状薄壁梁碰撞吸能特性的基础上,提出了一种有效的变截面梁结构。选取变截面梁的主要设计参数作为研究对象,将有限元分析与试验设计、响应面法等结合起来,对变截面梁的抗撞性能进行分析,建立了变截面梁的抗撞性多目标优化模型;采用优化算法进行求解,得到了变截面梁的最优设计参数和多目标优化后的Pareto最优解,并通过有限元分析对最优设计参数进行了验证;最后将优化后的变截面前纵梁结构应用于某越野车40%偏置碰模拟中。试验结果表明,碰撞侧A柱的加速度峰值显著降低,整车的被动安全性得到提高。     

考虑碰撞安全性的电动客车车身截面尺寸优化

针对承载式车身结构的客车在正面碰撞中安全性较差的问题,结合有限元网格变形技术对客车前端管梁结构进行碰撞安全性和轻量化多目标优化设计。建立了客车碰撞分析有限元模型并对碰撞后的评价指标进行了分析,选取了在正面碰撞中吸能量占比较大的管梁结构作为优化区域,以选取出的管梁截面的长度、宽度和厚度作为设计变量,引入驾驶舱4个关键位置的侵入量、前端结构的吸能量、峰值侵入速度和设计区域总质量作为优化响应,通过灵敏度分析得到各设计变量对优化响应的贡献度值,基于熵权法和TOPSIS综合权重方法,筛选出对优化响应综合贡献度较高的设计变量,最后结合拉丁超立方实验设计、响应面法(RSM)和NSGA-Ⅱ算法对客车前部区域结构进行了多目标优化,研究结果表明：多目标优化后,驾驶员胸部生存空间提升6.28%,腿部生存空间提升9.7%,选取点峰值侵入速度降低6.1%,客车前端吸能结构吸能量提升8.3%,同时实现客车前端结构质量减轻15.187kg,减重率为6.58%。     

碳纤维增强复合材料汽车保险杠的轻量化设计

针对某款纯电动汽车保险杠轻量化设计的要求与可制造性,设计了一种整体式碳纤维增强树脂基复合材料保险杠,并采用拉丁超立方采样、Kriging近似建模技术与遗传算法进行优化求解.结果表明,优化后的碳纤维增强树脂基复合材料保险杠能够满足耐撞性要求,并达到减重36.4%的轻量化效果.