基于碰撞安全性汽车前防撞梁总成轻量化设计

前防撞总成是汽车正面碰撞时最重要的承载件,起到吸收能量和保护乘员的作用,也是轻量化设计的重要结构.根据前防撞梁总成的结构特点,选取横梁和吸能盒作为研究对象,选择材料、厚度、截面形式等方面进行轻量化方案设计,选择最大加速度、侵入量、能量吸收和单位质量承载力等作为优化设计目标,对不同结构的零件进行优化设计.并对优化设计前后...     

基于碰撞车门防撞梁轻量化设计

对车身高强度钢板热成形构件进行研究,进行热冲压成形的车身高强度钢板构件材料试验,分析了车身高强度钢板热成形构件的力学性能和金相组织。以某轿车为例,应用高强度钢板热成形构件对车门防撞梁进行改进,并根据C-NCAP进行了侧面碰撞的有限元模拟计算和对比分析。结果表明高强度钢板热成形构件显著减少了侧面碰撞的车体变形,在实现车身轻量化的同时,提高了汽车碰撞的安全性,验证了高强度钢板热成形构件在车身上应用的可行性。     

汽车前防撞梁的耐撞性与轻量化优化设计

为改善汽车的耐撞性、提升汽车的轻量化程度,从结构改进的角度对汽车前防撞梁进行优化设计。建立汽车前防撞梁正面100%碰撞模型,以前防撞梁横梁和吸能盒厚度为设计变量,以碰撞力峰值作为约束条件,构建以前防撞梁总成吸能量最大化、质量最小化的多目标优化模型。采用哈默斯利法进行试验设计,通过拟合得到近似模型。近似模型与仿真值误差不高于5%。采用全局响应面法对多目标问题进行优化,得到Pareto最优解集。结果表明,优化后前防撞梁吸能量提高了15.8%,质量降低了6%,碰撞力峰值降低了20.3%,比吸能提高了23.1%。优化设计显著改善了汽车的耐撞性并提升了汽车的轻量化程度。     

纤维增强复合材料汽车前防撞梁的设计与分析

为减轻车身重量,以某新能源车型前防撞梁为研究对象,分别采用单向碳纤维增强树脂基复合(Continuous Fiber Reinforced Polymeric, CFRP)材料和机织碳-玻混杂纤维增强树脂基复合(Carbon-Glass Fiber Reinforced Polymeric, C-GFRP)材料代替原铝合金(6082-T6)材料。基于三点静压工况,确定“凹”字形结构为新设计复合材料前防撞梁的截面形状。基于熵权TOPSIS法对C-GFRP复合材料前防撞梁进行多目标优化,结合正面低速碰撞仿真对比,确定了2种复合材料前防撞梁的最优铺层厚度和铺层角度,通过碰撞比吸能、最大侵入量和碰撞支反力峰值等性能参数对比,分析了2种复合材料前防撞梁各自的优势。     

碳纤维复合材料防撞梁的设计与分析

对某款乘用车的碳纤维复合材料防撞梁进行了研究。对碳纤维铺层进行了设计,通过有限元建模、施加边界条件与载荷,对碳纤维复合材料防撞梁的应力、变形与应力失效因数进行了分析,并对不同碳纤维铺层铺设角度进行了对比。通过设计与分析,使碳纤维复合材料防撞梁在满足要求的前提下,相比铝合金防撞梁质量减轻31.4%。     

某铝合金前防撞梁端板与吸能盒装配公差设计

新型7系铝合金前防撞梁端板与吸能盒连接结构,提升连接强度及稳定性的同时,带来了装配间隙对焊缝质量影响的问题.旨在研究插接结构的铝合金前防撞梁端板与吸能盒装配公差设计,探讨如何制定名义尺寸及设计公差以获得满足焊接工艺要求的装配间隙.通过运用计算机辅助公差设计(CA T)技术,对依靠经验获得的零件制造公差进行分析,仿真结果...     

铝/碳纤维复合材料保险杠轻量化设计

对保险杠进行轻量化设计,并保证碰撞安全性,用铝/碳纤维复合材料替换原保险杠防撞梁钢质材料。分别对保险杠各部分厚度及碳纤维铺层角度进行了设计,确定了铝合金和碳纤维的厚度,探讨了铝合金和碳纤维板的厚度对碰撞性能的影响,通过采用对碳纤维铺层角度优化的方法提高碰撞安全性。通过拉丁超立方采样得到的试验样本,用移动最小二乘法建立近似模型并验证其精度,利用多目标遗传算法对近似模型寻优,确定了碳纤维最佳铺层角度,得到优化后铝/碳纤维复合材料保险杠防撞梁。与原钢质材料的保险杠相比,优化后铝/碳纤维复合材料保险杠质量减轻了36.497%,且满足碰撞安全性要求。     

考虑正面碰撞特性汽车前纵梁轻量化设计分析

前纵梁承载和吸收车辆正面碰撞的能量,保证安全性的前提下,可以通过厚度减薄实现轻量化。针对前纵梁的结构特点,采用强度等效减薄理论开展轻量化设计;在分析传统强度等效减薄公式的基础上,考虑材料变化后,相关的参数因素、残余应力、尺寸偏差和屈强比因素的影响,对公式进行修正;对某车型前纵梁开展优化设计,材料由DP590提升为DP780;对优化后的成形工艺进行分析;根据C-NACP正面碰撞要求,建立前纵梁总成碰撞分析模型,获取总吸能和承载力参数变化,并采用整车正面碰撞对比分析,以验证优化后零件的碰撞安全性。结果可知：根据修正公式,厚度由1.6mm减薄至1.4mm,实现轻量化减重12.5%;轻量化后,总成的能量吸收有较大提升;结构的最大承载力由346kN降低到322kN,降低了7.45%,表明整个过程的载荷呈现变缓的趋势,对于乘员保护是有利的;试验与模型分析结果对比,侵入量最大值分别为159.56mm和166.73mm,误差为4.5%,基本一致,表明结果的可靠性。分析结果表明修正强度等效减薄公式是有效的,为此类设计研究提供重要参考。     

基于ABAQUS双U型前防撞梁热冲压成形过程的温度场数值模拟

采用ABAQUS软件对汽车前防撞梁的热冲压成形工艺进行了热力耦合数值模拟分析,建立了22MnB5高强钢的热弹塑性有限元模型,计算了不同模具温度下防撞梁的温度场。结果表明,防撞梁在淬火过程中,其温度呈快速降低趋势,淬火结束时防撞梁的温度为42.6℃～243℃,工件的温度和临界冷却速度都能满足马氏体转变的要求,防撞梁淬火后组织为马氏体。模具的温度对防撞梁热成形后的温度场分布有较大的影响,模具温度为25℃～60℃时可满足企业高效率生产的要求。     

基于多目标优化的电动汽车车门防撞梁通用化开发

为解决电动汽车开发中防撞梁尺寸、材料、质量、性能都不一致的情况,实现其通用化开发,提高车门总成的设计开发效率和性能集成水平,以电动汽车车门防撞梁通用化开发为例,采用试验设计、虚拟仿真和多目标优化方法,对车门防撞梁参数进行多目标优化。结果表明：优化后的电动汽车车门防撞梁满足耐撞性和轻量化要求,同时提高了通用化水平,为车身部件通用化开发提供了有效的参考。     

矿用自卸车车架副梁轻量化设计

利用Pro/E对MK32-50自卸车车架副梁进行三维建模,将模型导入到Workbench中并对其进行有限元静态分析,得到模型的整体应力分布及其变形状况。以副梁的设计结构为设计变量,对副梁轻量化提出合理方案,并利用Workbench校核轻量化的副梁,最终在满足车架副梁工况的前提下提高材料的利用率。经过轻量化设计,在保持原有强度不变的前提下车架的重量减轻了60.5 kg ,降幅为11.2％。     

电动汽车前舱盖轻量化设计研究

汽车轻量化是实现电动汽车节能降耗的有效措施,也是提升整车耐久、动力、能耗等性能的关键。前舱盖作为电动汽车前端主要覆盖件,起到导流空气、保护行人和舱内零部件的作用。本文从材料选择和结构设计角度出发,探讨了前舱盖轻量化的可行性;基于静态-动态工况下的拓扑优化数学模型,建立了前舱盖结构的拓扑优化流程。优化后的前舱盖结构大大降低了质量,该轻量化设计方案为电动汽车其他零部件的轻量化设计提供了参考。     

汽车前副车架轻量化设计

对原前副车架结构和材料进行优化设计,可以达到轻量化的效果。将前副车架的钢材替换为铝合金材料ZL114A,并利用CATIA三维建模软件对前副车架结构进行优化设计。经优化,前副车架质量由17 kg减少至11.76 kg,减重比例达30.8%,满足设计要求。使用Nastran软件对优化后的前副车架进行有限元分析,结果表明新结构满足各种汽车行驶工况下的强度、模态以及刚度性能要求,因此该轻量化设计方案可行,在不影响前副车架正常使用的情况下减轻质量。     

汽车前纵梁的拼焊板轻量化设计研究

在已有车型基础上研究了利用拼焊板进行前纵梁改进的轻量化设计方法,达到了在满足强度和刚度条件基础上减轻汽车重量和改善碰撞性能的目的。通过CAE解析了汽车在自重工况下的前纵梁应力分布,确定了前纵梁的分块数目及焊缝布置,推导了由拼焊板替换的车身梁结构的强度、弯曲刚度和扭转刚度的约束方程,并以此计算拼焊板前纵梁的厚度。整车碰撞仿真证明,拼焊板设计后的前纵梁具有更好的耐撞性,并且达到了减重17.7%的效果。     

考虑碰撞安全性的汽车车身轻量化设计

车身结构轻量化设计的同时,还要保证其碰撞的安全性,为此提出了基于碰撞的汽车车身轻量化设计方法。以某轿车为例,在保证刚度和模态的前提下,对车身零件的厚度进行敏感度分析,以车身质量最小化为优化目标,对车身零件的厚度进行优化计算,根据零件的可制造性和加工成本对优化的零件厚度进行调整。应用有限元和多刚体动力学方法,对整车及乘员约束系统的正面碰撞进行模拟计算,对轻量化的设计结果进行对比分析,根据碰撞结果对优化的车身零件厚度进行调整,使轻量化的车身满足碰撞安全性的要求,验证了基于碰撞的汽车车身轻量化设计方法的可行性。     

汽车防撞梁焊接夹具的结构设计

以汽车防撞梁焊接总成为例进行焊接夹具的结构设计,提出具有自锁功能的四杆传动机构,有效地解决了焊接过程中连杆振动问题:提出了一种过定位变角度四杆夹持机构,该结构能够保证防撞梁总成焊接过程中定位准确,同时,明显提高焊接零部件自身焊接刚度,改善了防撞梁总成焊接形变问题.最后,针对所设计的焊接夹具结构采用运动仿真和有限元分析对其关键零部件及执行机构进行验证分析,以确保夹具结构的可靠性和稳定性,同时达到进一步优化焊接夹具结构的目的.     

基于毫米波雷达的前向防撞报警系统

为有效预防车辆追尾碰撞事故的发生,提出了一种基于毫米波雷达的车辆前向防撞报警系统设计方案。系统利用车载毫米波雷达准确获取自车与前方多个目标之间的车间距离和相对速度信息,车内控制器综合车间距离、相对速度、自车车速、驾驶员反应时间、车辆制动性能及环境气候等多种因素,在自车与前方目标车辆间存在潜在的碰撞危险时,可通过视觉、听觉、触觉等多种方式发出报警信息提醒驾驶员,避免因追尾碰撞而引发交通事故。     

基于梁单元和板壳单元混合建模的折叠椅轻量化设计

为增加折叠椅骨架材料利用率,减轻折叠椅质量,降低折叠椅生产成本,以某款折叠椅为研究对象进行轻量化设计。对折叠椅进行梁、板壳单元混合建模,应用有限元分析方法获得折叠椅在极限姿态下的应力分布。在此基础上,以折叠椅主要构件的截面尺寸为设计变量,以强度、刚度为约束条件,以折叠椅质量最轻为优化目标,对其进行结构优化设计,优化后折叠椅的质量减轻了40%,经极限姿态下的静态特性验证表明其满足强度和刚度要求。