基于侧碰的梯度性能热成形B柱抗撞性能优化

基于动力显式有限元算法,以侧碰过程中B柱的吸能量-EA和最大侵入量Dmax为评价指标,对比分析热成形强度梯度分布及厚度梯度分布对零件抗撞性能的影响。进一步,基于径向基函数建立梯度性能热成形B柱的侧碰代理模型,并采用NSGAII遗传算法分别对两种梯度性能B柱(强度、厚度)进行多目标优化设计,获得了梯度性能热成形B柱帕朗特前沿解集。结果表明:优化后的梯度强度及梯度厚度热成形B柱的抗撞性能相较于原始工况有显著提高,且梯度厚度B柱比梯度强度B柱具有更大的可设计空间,结合多目标优化结果可进一步提高车身零部件的综合抗撞性能。     

考虑顶压与侧碰安全性的轿车车身B柱结构优化设计

综合考虑车顶强度和侧面碰撞的安全性能,对某型轿车的B柱结构进行了优化设计。采用高强度钢结构和拼焊板技术将B柱内外板分成上下两部分进行焊接。将4块拼焊板的高强度钢选型和厚度作为离散设计变量,同时对材料成本、车顶最大承载作用力、B柱侵入速度和侵入量进行约束,建立了B柱结构优化的数 学模型。采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法对B柱拼焊板结构进行了优化设计。结果表明：在材料成本基本不变的情况下,B柱结构总质量减小了13.8%,B柱侵入速度、侵入量分别减小了5.6%和3.8%,车顶承载能力提高18.53%,有效地提高了车顶强度和侧面碰撞的安全性能。     

基于6σ稳健设计的轿车侧碰车身B柱轻量化研究

考虑不确定性因素的稳健设计是提高轿车设计中结构可靠性与碰撞安全性的有效途径。传统的轿车车身优化设计,由于忽略加工、制造和环境等不确定性因素,导致设计目标如碰撞性能或者轻量化效果不稳健。研究了考虑不确定性因素干扰下的6σ稳健性设计,以某轿车侧面碰撞为实例,首先根据相关碰撞法规建立了准确的有限元模型并进行了验证,然后在建立了确定性优化模型以及代理模型后,采用序列二次规划算法求得了最优解并进行可靠性分析,最后采用6σ稳健性设计方法对原车身B柱进行了轻量化研究和改进并与确定性优化结果以及原车身B柱进行了对比分析。分析结果表明,优化后的轿车车身B柱碰撞工况下性能稳健性得到全面的提高,且质量相比于原车身B柱减小了3.2%。     

某车型侧面柱碰工况安全性能分析及优化

针对某车型在Euro-NCAP侧面柱碰工况中车身结构强度不足、侧面入侵过大以及乘员伤害较大等问题进行分析。在LS-DYNA环境中建立该车型整车结构侧面柱碰仿真模型和驾驶员位约束系统仿真模型,通过完善传力路径、提升侧围以及前地板相关区域结构强度等优化方案,减小了该车型在侧面柱碰工况中的结构变形以及侧面入侵程度,最终实现乘员伤害的改善。     

基于频响分析侧碰传感器安装点结构优化设计

为保证侧碰传感器安装位置的动刚度及共振性能,提出侧碰传感器安装位置结构动刚度及共振性能评价的频率响应分析方法。以某车型安全气囊侧碰传感器安装位置结构为研究对象,利用Hyper Mesh软件建立了有限元模型,通过Radioss求解器进行了动刚度及共振性计算分析,然后对安装位置结构进行了改进设计。最终优化方案达到了设计目标要求,避免了侧碰安全气囊在车辆正常行驶过程中发生误爆等危害乘客安全的隐患。     

基于仿真分析的汽车B柱侧面碰撞性能设计

汽车车身B柱是侧面碰撞过程中最重要的载荷承载部件,其变形模式和能量吸收对其入侵速度和入侵量有重要影响,并最终影响乘员损伤。针对某车型B柱的侧面碰撞性能设计,首先建立了整车侧面碰撞仿真模型,然后采用从整车模型中提取B柱子系统模型的方法,从而大大提高计算效率,并对子系统模型进行了验证,基于该子系统模型完成了车身B柱的侧面碰撞性能优化设计。工程算例表明,该方法在B柱的性能优化设计方面具有较强的工程实用性。     

基于Pareto挖掘的白车身侧碰安全件轻量化优化设计

为提高白车身轻量化优化效果,提出了熵权灰色关联分析法用于挖掘非支配Pareto解集中的最优解。建立了白车身及整车侧碰有限元模型,通过实车侧碰试验验证了所建模型的准确性。以侧碰安全件料厚为设计变量,综合考虑白车身弯扭刚度、振动频率等基本静-动态性能及侧碰安全性能,构建径向基函数神经网络结合Kriging（RBFNN-Kriging）混合近似模型并联合第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ算法）进行了多目标优化。最后,提出了熵权灰色关联分析法计算所有非支配Pareto解的灰色关联度,并以此为评价指标进行多目标决策。优化决策结果表明：在满足白车身性能设计基线的要求下,白车身侧碰安全件质量减小了2.68 kg,取得了较好的轻量化效果。     

轿车侧围B柱拐角段三维密封分析

轿车车门密封系统决定整体关门力,直接影响开合便捷性。传统改善关门轻便性的方法需要多轮试制、反复试错,效率较低、周期较长。由于侧围B柱拐角段安装轮廓特殊,压缩力方向多变,传统二维有限元仿真无法真实反映其复杂受力变形状态,进而影响整体密封系统的分析准确性。考虑密封材料的超弹性体模型,建立侧围B柱拐角段三维密封有限元模型,分析旋转关门动态过程中,B柱大曲率拐角段对密封压缩负荷的影响。对比密封系统压缩负荷实验,该侧围B柱拐角段的三维密封分析误差为10.73%,满足工程应用的精度要求。     

泡沫铝结构改善汽车侧碰安全性研究

优秀的吸能结构设计是提高汽车碰撞安全性的一种重要途径,泡沫铝材料具有高比吸能和轻质的特点,适合用作汽车吸能结构元件。对泡沫铝材料与薄壁铝管组成复合结构的各因素变化对吸能和汽车抗撞性的影响规律进了研究,报告了汽车侧面碰撞关键结构中对提高汽车安全性的影响关系以及轻量化作用。进行了实例车型侧碰关键结构的高速冲击碰撞实验,以及有限元模型仿真计算,验证了泡沫铝复合结构大大提高汽车安全性的效果,达到降低侧碰关键结构的最大加速度和减少驾驶仓侵入量的目的。     

基于汽车侧面碰撞安全性B柱结构优化设计

侧面碰撞是重要的汽车安全性评价指标,在汽车发生侧面碰撞时,B柱结构起到重要的缓冲吸能和保护乘员的功能。基于碰撞法规,对汽车侧面碰撞进行分析,采取补丁板结构对B柱进行优化设计。根据侧面碰撞工况特点,建立B柱、安装支架、台车等组成的碰撞模型,对比不同速度下B柱各测点的侵入量、侵入速度和变形量的变化;基于分析结果,对补丁板结构进行设计;对比分析优化前后各参数的变化;将设计方案应用于某车型的优化设计,并进行试验验证。结果可知:在B柱碰撞变形关键区域增加补丁板进行局部强化,B柱其它区域不做强化处理的方法实现轻量化设计;采用补丁板结构的B柱设计可在降低侧面碰撞侵入量的同时实现B柱轻量化效果,较原设计重量减轻29.2%,各位置测量点的侵入量最高减少18.6%(D4位置);将该补丁板结构应用于某车型改进设计,仿真计算与试验侵入量相对偏差小于5%,改进B柱结构后的轿车碰撞仿真模型也较为准确,侧面碰撞试验中改进后的被试品轿车各项乘员安全评价指标全部达到法规要求;对比结果表明设计方法的准确性,为同类设计提供重要参考。     

基于正交试验法的汽车B柱结构优化设计

针对通过优化B柱结构来改善整车轻量化的问题,对B柱结构和材料进行了优化设计。选取了上下板厚度和焊缝等因素,建立了L9正交试验表,将质量、最大侵入量、最大侵入速度作为目标,进行了B柱结构优化设计,得到了DP780 1.5 mm,DP590 1.2 mm,焊缝高度为455 mm的最优组合;进行了落锤试验台架分析,对比了优化前后B柱的抗撞性和轻量化效果。试验结果表明:优化设计后B柱的抗撞击性能略有提升,侵入量、侵入速度明显降低,承载则有所增加,同时实现了轻量化11%。     

基于BP神经网络的侧碰多目标优化设计

采用拉丁方试验设计方法对汽车侧围关键吸能部件的材料和板料厚度进行了多参数空间的样本数据设计,结合近似技术和多目标遗传算法,提出了一种基于BP神经网络模型的侧碰多目标优化方法。研究结果表明:该方法在满足侧碰法规GB20071的基础上,既能提高侧围结构对乘员的保护性能,又能实现其轻量化目标;BP神经网络模型的精度和效率较好地满足了工程要求。     

基于壳单元的侧碰移动可变形壁障研究

采用壳单元技术,参照蜂窝铝的真实窝孔结构,建立基于壳单元的侧碰移动可变形壁障(Moving deformable barrier,MDB)有限元模型;针对1∶1尺寸建模导致模型规模过大的问题,进行窝孔及单元尺寸等比例扩大,将单元规模缩减到原来的1/5;应用静态异面压缩仿真,对单元厚度与压缩强度进行参数化研究,合理匹配窝孔及单元尺寸扩大之后的单元厚度,确保模型缩放前后的静态压缩力学性能达到一致;针对动态试验压缩强度大于静态试验的现象,采用简易气囊模拟MDB窝孔中空气受压缩的率效应;结合侧碰试验中的蜂窝铝失效现象,设置铝箔的材料失效以及铝箔、前面板之间粘胶的材料失效;对所建立的壳单元MDB模型进行零部件级别与整车级别的试验验证,结果表明壳单元MDB模型具有很高的精度。     

基于C-NCAP的类菱形概念车侧碰安全性研究

研究了类菱形概念车的特殊布置方式。根据中国新车评价规程(C-NCAP)侧碰试验的要求,在同一建模方法下建立了类菱形概念车与某常规轿车的侧面碰撞有限元模型,并对二者的侧向刚度及侧碰性能进行了分析与对比,结果表明类菱形概念车侧向刚度及侧碰性能均明显优于常规轿车。     

不同侧碰试验形态的车辆结构耐撞性研究

基于侧面碰撞对乘员伤害的严重性,应用计算机仿真方法开展轿车侧面碰撞研究,通过对车身侧面结构变形、能量响应、加速度响应、乘员逃生空间等方面的深入分析,揭示不同侧面碰撞形态的碰撞特性,并据此提出了相应的改进措施。结果表明:与车对车侧面碰撞相比,车对障碍物侧面碰撞增大了对乘员造成更严重的损伤的风险,对车身的耐撞性提出了更高的要求,通过提高门槛梁、地板横梁强度可以有效的提高车辆抗柱撞的车身结构安全性。     

基于断面载荷分析的正面车身结构安全性能优化

车身结构的安全性能是整车安全性能的基础,基于断面载荷理论进行车身结构安全性能优化设计是车身结构设计的重要方法之一。文中通过对某车型前纵梁和前横梁断面优化设计,使得在正面百分之百刚性壁碰撞和百分之四十偏置碰撞中车身结构变形合理,吸能充分,有效地保证了假人的生存空间。     

基于空气动力学分析的A柱结构优化设计

以汽车实际开发过程中为了降低风阻系数和风噪大小,通过对车身外造型进行外流场CFD分析,提出A柱造型的局部优化方向,然后再通过对车身A柱结构的不同分件形式、安装固定方式的可行性对比分析,选择最佳可实施的方案,通过在A柱与前风挡之间增加卡接的前风窗装饰条的方式实现A柱造型的局部优化来提升整车性能,降低风阻系数和风噪大小。     

两种不同结构的消防炮性能对比分析

在相同参数条件下，分别对串、并联结构消防炮流道引起的压降及喷嘴出口速度进行分析计算，并用FLUENT和Simulink对这两种不同结构消防炮的压力场和射流轨迹进行仿真分析。在不同流量下，分别对两种结构消防炮的压降和射程进行对比研究。通过综合比较得到并联结构比串联结构消防炮在降低压降、提高消防炮射程等方面具有优越的性能，为设计开发大流量、远射程、高能效的并联结构消防炮提供理论依据。     

基于HHT和BP神经网络的正面柱碰安全气囊算法研究

为提高正面柱碰撞事故中安全气囊对乘员的保护作用,通过HHT处理分析了正面柱碰撞事故类型并获得识别正面柱碰的四个特征参数.结合特征参数变量,通过BP神经网络开发了一种新型安全气囊算法.通过台车试验验证了该算法的有效性.该算法可以准确的鉴别汽车碰撞中的柱碰撞和正面碰撞,及时展开安全气囊,从而提高了安全气囊对乘员的保护性能.     

基于正交实验法汽车B柱侧面碰撞仿真分析

汽车设计阶段需要对其结构进行优化并验证设计的有效性。文中基于中国新车安全评价规程(GB20071-2009)标准对某汽车厂已量产车型B柱进行正交试验分析,采用Workbench软件进行材料设置、网格划分、接触设置、给定速度等工作。将得出的K文件导入LS-DYNA进行计算,以B柱侵入量和侵入速度为目标对其进行优化,并将最优化方案结果与原始结果对比。其结果表明:侵入量、侵入速度得以减少,达到预期目标。