儿童乘员约束系统台车碰撞试验设计与研究

为满足GB 27887-2011规定的儿童乘员用约束系统动态性能试验的台车加速度区间要求,提出组合不同长度、壁厚、直径的圆形薄壁吸能管来实现台车碰撞试验波形的方法。采用LS-DYNA软件建立台车和吸能管的有限元模型,并通过该模型获得能复现法规要求的前后碰撞加速度区间的吸能管组合参数,经台车碰撞试验验证其有效性和精确性。对碰撞过程中Q6儿童假人头部和胸部动态响应进行了致伤机理分析,同时基于像素分析法提取了假人头部质心位置的运动轨迹,最后通过分析试验结果,对该新型儿童约束系统提出了改进意见。     

白车身正面碰撞滑车试验和CAE仿真

建立了某参考车LS-DYNA白车身正面碰撞刚性墙有限元模型,模拟其滑车试验,根据模拟结果对前保险杆横梁,吸能盒和前纵梁进行了优化设计,将优化后的模拟值与试验结果进行了对比,验证了所创建的有限元模型的有效性,达到了优化设计目的。     

可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的试验与仿真研究

介绍了可伸缩式汽车碰撞缓冲吸能装置的工作原理。针对某量产车型的前部结构设计制造了该碰撞缓冲吸能装置的样件,完成了样车的结构和控制系统的改装。建立了吸能装置的有限元模型,研究了其在正面碰撞时的响应特性。同时,采用台车碰撞试验的方法,研究了该装置在伸出及缩回状态下的高低速碰撞性能。仿真和试验研究结果表明,该碰撞缓冲吸能装置在伸出状态下能有效增加车辆的碰撞缓冲吸能空间,从而改善碰撞吸能过程,更好地保护车内乘员。在缩回状态下,该装置不会对原车型造成不利影响。     

泡沫铝填充双帽保险杠横梁碰撞性能优化

为了轻量化碰撞性能优良的汽车保险杠,优化研究新型泡沫铝填充的钢铝双帽型保险杠横梁。分别以正面对中、正面偏置和斜向角度3种碰撞工况建立摆锤和保险杠横梁的有限元模型,以横梁的前帽厚度、后帽厚度、前帽屈服应力和泡沫铝密度为设计变量,根据碰撞工况确定设计变量的约束条件,进行了3种碰撞工况下以比吸能最大和侵入量最小的多目标优化。进一步考虑横梁碰撞发生的概率,并将其作为权重因子建立包含综合比吸能最大和综合侵入量最小的多目标优化模型。优化后的保险杠横梁综合比吸能提高了4.19%,综合侵入量减少了3.54%,提高了新型保险杠横梁的碰撞性能及鲁棒性。     

基于碰撞安全性的保险杠横梁轻量化设计与优化

提出了基于耐撞性能和行人保护性能的保险杠横梁轻量化设计要求,以某量产车型的保险杠系统为研究对象,对保险杠横梁进行轻量化设计。以质量最小为优化目标,采用中心复合试验设计和自适应响应面法对所设计的铝合金保险杠横梁壁厚进行了试验仿真优化。研究结果表明:所设计的铝合金横梁与原钢制横梁相比,在显著轻量化的同时有效提高了耐撞性能和行人保护性能。     

基于泡沫铝复合结构的汽车座椅横梁填充设计与优化

汽车的座椅横梁在碰撞事故中起着保障乘客生存空间的重要作用,对其进行填充优化设计可以有效地提高车辆的安全性能.基于泡沫铝材料高比吸能与轻质的特点,设计了三组泡沫铝与薄壁钢管组成的复合结构,将其填充到汽车的座椅横梁中.通过对座椅横梁填充结构三点弯曲与轴向压缩的有限元模拟,研究了其抗弯曲与抗压缩性能,并对填充方案进行了优化....     

电动汽车偏置碰撞安全性改进的台车方法

针对某纯电动汽车在40％偏置碰撞试验中出现的保险杠和吸能盒撕裂问题,设计了台车试验方案.基于电动车整车模型,建立了台车的CAE模型,通过多次计算仿真,得到台车的等效速度,并按照等效速度对台车模型进行了偏置碰撞试验.仿真和实验中,台车系统的保险杠变形与整车偏置碰撞的变形基本一致,且通过分析吸能盒和纵梁的截面力峰值,验证了台车试验和整车实验的相关性.为基于子系统试验优化保险杠和吸能盒提供了依据,该系统的设计降低了试验成本,提高了优化效率.     

诱导槽参数对泡沫铝填充吸能盒的碰撞吸能特性的影响

运用LS-DYNA对侧壁开有诱导槽的泡沫铝填充的吸能盒进行碰撞冲击过程的有限元分析,研究诱导槽参数对吸能盒吸能特性的影响。将结果导入到LS-Prepost中进行后处理,考虑吸能量、碰撞力峰值、平均碰撞力、比吸能、压缩力效率综合性能,得出在吸能盒侧壁上部50%位置均匀开两个半径为2.5 mm的半圆形诱导槽时,在碰撞冲击过程中呈现较为理想的对称叠缩式变形,保证吸能量的同时降低了碰撞力峰值,且有更高的比吸能和压缩力效率。通过立卧两用式液压冲击试验台对吸能盒实体进行碰撞冲击试验,验证了有限元模拟碰撞冲击过程的可行性。     

汽车正撞台车简化模型建立的一种新方法

提出了一种用台车碰撞试验代替整车碰撞试验来验证整车耐撞性的设计方法。通过碰撞吸能分析,提出了台车模型组成部分的选取方法,包括发动机及传动系统、悬架系统、车轮、下车体等的选取。数值模拟和碰撞试验结果表明,台车模型的前纵梁变形及车身减速度和整车碰撞有较好的一致性,但大幅度缩短了计算时间,降低了试验成本。     

基于LS-DYNA的7075铝合金汽车保险杠碰撞仿真分析

为了使汽车轻量化,将7075铝合金应用于汽车保险杠系统中。通过有限元软件LS-DYNA对不同厚度保险杠模型的低速对中碰撞进行仿真分析,选用2.5 mm厚加强板和2.0 mm厚齿状横梁,相比原钢质保险杠质量下降20.5%。最后对所选保险杠进行对中碰撞仿真分析。结果显示该保险杠不仅质轻,而且吸能充分,满足碰撞安全要求。     

中空夹层金属管混凝土构件侧向冲击试验研究

为提高海洋平台结构的抗冰能力,提出一种新型中空夹层金属管混凝土导管腿构件。通过理论分析、数值模拟和试验相结合,研究不同外钢管材料（Q345钢、奥氏体304级不锈钢和T6061铝合金）对中空夹层钢管混凝土构件的影响。通过单次冲击和连续冲击两种加载方式进行加载,并与钢质空心导管腿进行对比,试验结果发现：组合构件抗冲击性能优于空管构件,铝合金组合构件整体抗冲击能力较差,不锈钢单次冲击作用下极限承载能量高达18.83 kJ以上,小能量连续冲击作用下承载冲击次数最多,不锈钢组合构件抗冲击力学性能最好。结合有限元ABAQUS软件,对单次冲击构件建模并得出计算结果,与试验结果基本吻合。     

Experimental studies on the axial crash behavior of aluminum foam-filled hat sections

Drop hammer tests were carried out to study the axial crash behavior of aluminum foam-filled hat sections. First, the axial crash tests of the empty hat sections, aluminum foam and the aluminum foam-filled hat sections were carried out; then, based upon the test results, the axial crash behavior of the aluminum foam-filled hat sections were analyzed. It was found that aluminum foam filling can increase the energy absorption capacities of the hat sections. Compared with the non-filled structures, aluminum foam-filled structures were much more stable and needed less mass to absorb the specified energy. __________ Translated from Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2006, 42(4) (in Chinese)     

基于行人保护的波纹式铝制发动机罩盖的结构设计

针对钢制发动机罩盖不能满足行人碰撞保护法规要求的问题,对钢制发动机罩盖进行了材料替换和结构设计.在ANSYS中建立了头块和发动机罩盖的有限元模型,通过有限元仿真分析结果与试验结果的对比,证明了有限元建模的可靠性.对新设计的波纹式铝制发动机罩盖和原来的梁式钢制发动机罩盖进行了有限元仿真分析与对比.研究结果表明,新设计的波纹式铝制发动机罩盖可以有效地减小人-车碰撞过程中行人头部伤害值,满足行人碰撞头部保护标准.     

泡沫铝填充帽型结构轴向冲击吸能特性的试验研究

利用冲击试验系统,通过试验方法研究了泡沫铝填充帽型结构在轴向冲击工况下的吸能特性。首先进行了泡沫铝、空心帽型结构以及泡沫铝填充帽型结构的轴向冲击试验;然后根据试验结果,对泡沫铝填充帽型结构轴向冲击工况下的吸能特性进行了分析,评估了填充泡沫铝以及应变率对帽型结构吸能特性的影响。试验结果表明, 与空心结构相比,填充泡沫铝之后帽型结构的轴向压缩稳定性和吸能特性有明显的改善;由于材料对应变率敏感, 与准静态压缩相比,结构的吸能特性有一定的提高。     

基于多目标优化的钢-铝混合轻量化车架设计

以国产某SUV车架为研究对象,建立了车架有限元模型,对车架进行弯曲刚度、扭转刚度分析,并进行模态分析和模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定了材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成铝合金,得到钢-铝混合轻量化车架。针对钢-铝混合轻量化车架刚度和模态性能的减弱问题,采用基于折中规划法的多目标形貌优化方法对部件进行优化改进,提高了车架的刚度和模态性能。设计结果表明,使用钢、铝材料结合多目标优化方法设计的钢-铝混合轻量化车架相比原钢质车架在保证一定的刚度和模态性能条件下,质量减轻了6.7kg。     

面向小偏置碰的轮毂断裂模拟研究

为准确地模拟轮毂的碰撞断裂失效行为,开展了AlSi7（铸铝）材料的断裂力学试验,基于CrachFEM失效准则研究了材料特性参数拟合方法。根据轮毂的准静态和动态试验与仿真对比分析,提出了适用于轮毂断裂模拟的有限元建模规则和材料失效参数调整方法,使轮毂碰撞断裂模式的仿真结果更贴合试验结果。研究结果表明：利用所提建模规则与方法显著提高了碰撞模拟的失效预测精度,可为小偏置碰的安全性能开发提供有效的虚拟仿真评估手段。     

基于仿生微圆结构的汽车吸能盒耐撞性分析

为提高汽车吸能盒的耐撞性,受甲虫鞘翅微观结构启发,研究了一种可应用于吸能盒结构设计的仿生微圆结构。建立了仿生微圆结构的有限元模型,对比分析了仿生微圆结构与传统肋板结构的吸能特性。基于简化超折叠单元理论,推导了仿生微圆结构在轴向载荷下的平均压溃力理论解。研究结果表明：与传统肋板结构相比,仿生微圆结构的能量吸收效率提高了32.20％以上,且理论解与试验结果的吻合度较高。     

恒定动能作用下薄壁管的冲击微动磨损行为研究

在新型冲击微动磨损试验机上对四种常见材料的薄壁管(不锈钢、铜合金、纯钛和铝合金)进行了冲击磨损试验,考察了材料属性、冲击能量对薄壁管损伤行为的影响。对其冲击动力学行为、磨损行为进行了分析。研究结果表明,不同材料金属管的能量吸收率、冲击接触力和冲击管变形有显著差异;同一种材料,随着初始冲击动能的增大,冲击过程中接触力、冲击管变形和冲击吸收能也在增大。通过分析磨痕微观形貌和磨痕轮廓,发现薄壁管的冲击磨损抵抗性能与材料属性密切相关;随着初始冲击动能的增加,材料损伤加剧,其损伤机制为疲劳磨损。     

轿车侧门碰撞强度仿真分析及优化

针对汽车侧面碰撞安全性问题,运用显式非线性有限元软件LS-DYNA对国产某轿车的侧门碰撞强度进行了仿真分析.通过对车门碰撞参数指标加以分析,得出该车门碰撞安全性较差,吸能效果不够理想的特点.利用改变车门内防撞板的结构和放置方式以及将材料由普通钢改为高强度钢的手段优化车门防撞强度.由改进前后的数值计算结果对比表明,优化后车门在侵入量,侵入速度,加速度以及吸能方面都得到了不同程度的改善,从而加强了车门碰撞强度,提高了汽车侧面碰撞安全性.     

基于精细化多刚体模型的微型汽车耐撞性研究

针对有限元模型仿真结果精确但计算时间长和多刚体模型计算时间短但仿真结果不够精确的问题,提出了整车精细化多刚体模型,通过平台翻滚试验验证了精细化多刚体模型的可靠性。通过分析车辆顶部关键结构的侵入量、应力分布、碰撞过程中力的传递路径和各结构比吸能,确定了翻滚工况下车辆的关键结构为A柱与前挡横梁。通过建立目标车型整车精细化多刚体模型,提出了基于车辆A柱与前挡横梁的翻滚耐撞性优化方案,优化结果表明：A柱与前挡横梁总质量减小了6.8%,前挡横梁折弯量减小了17.1%,比吸能增加了15.5%,整车生存空间侵入量减小了17.7%。