基于耐撞性的汽车多腔结构吸能盒轻量化设计

为了在保证耐撞性的前提下实现汽车吸能盒的轻量化,通过有限元碰撞仿真对比确定了符合要求的吸能盒结构,并采用基于近似模型的优化方法获得了性能最优的多腔结构吸能盒设计方案.首先建立了多种截面形状吸能盒的有限元模型,使用有限元软件进行了碰撞仿真分析.通过对单腔结构吸能盒与不同截面的多腔结构吸能盒的碰撞性能进行评价与决策,确定了符合要求的吸能盒截面形状.其次对此截面吸能盒的内外壁厚进行试验设计,拟合了碰撞性能参数的响应面模型,建立了以吸能盒内外壁厚作为设计变量,以比吸能最大作为目标函数的数学优化模型,并进行了优化设计.结果表明,采用该方法得到的最优方案能够在保证碰撞安全性的基础上实现多腔结构吸能盒的轻量化设计.     

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。     

蜂窝夹层结构汽车吸能盒吸能特性研究

本文研究对象为低速碰撞交通事故中起吸能作用的吸能盒,通过研究汽车吸能盒的结构参数找到提升其吸能特性的合理结构,分别以六边形、类四边形和类蜂窝夹层结构填充吸能盒,运用理论分析与数值仿真相结合的方法对传统吸能盒和蜂窝填充结构汽车吸能盒进行吸能特性研究,提升传统吸能盒的吸能特性。研究结果显示：通过填充后,吸能盒的吸能特性得到大幅提升,并且类蜂窝夹层结构吸能盒还降低了传统吸能盒的碰撞力峰值,具有重要的创新性,为汽车吸能盒的发展提供了一种新的选择,同时为汽车的安全性设计提供了重要的参考依据。     

低速碰撞下传统方形截面吸能盒结构参数对吸能特性的影响

以传统方形截面吸能盒为研究对象,运用数值模拟方法系统地研究了吸能盒壁厚和V型诱导槽数目在低速碰撞下对其吸能特性的影响。研究结果表明:壁厚增加,吸能盒的吸能量增长率不及碰撞力峰值增长率,吸能特性下降。与无诱导槽的吸能盒相比,V型诱导槽的设置能有效降低初始碰撞力峰值,但其对吸能量影响不大;设置2个V型诱导槽的吸能特性下降,设置1个和3个V型诱导槽的吸能特性提高。     

功能梯度材料吸能盒碰撞仿真及优化

通过在铝合金成分中添加316L不锈钢制作功能梯度材料吸能盒,同时对其横截面形状进行优化形成五边形截面结构,并基于试验设计和响应面模型对五边形横截面的具体结构进行多目标优化设计.仿真结果表明:五边形功能梯度材料吸能盒能够实现稳定的从头部至尾部的折叠溃缩.和传统吸能盒相比,单位位移吸能效果提升,能够有效削弱碰撞对车身的损伤...     

泡沫填充蜂窝夹层结构汽车吸能盒吸能特性研究

吸能盒是交通事故中尤其是低速碰撞最先进行溃缩吸能的结构,传统吸能盒一般为薄壁方形管结构,随着设计理念的发展,提升吸能能力最主要的两条路线为泡沫填充和复合夹层结构填充。本文分别将EPP泡沫填充六边形,类四边形和类蜂窝夹层,形成复合型泡沫填充蜂窝夹层吸能盒,采用理论分析与数值仿真的方式,以相应的碰撞评价参数对其进行吸能特性研究。结果表明：泡沫填充蜂窝夹层结构吸能盒大大提升了传统吸能盒的吸能能力,并且采用泡沫填充后,蜂窝夹层结构吸能盒的吸能特性也得到了进一步增强。     

汽车吸能盒的结构优化设计

汽车吸能盒的优化设计是汽车领域内的重要研究内容之一,由于传统优化设计方法存在诸多缺陷,难以完成对吸能盒结构的多目标优化设计。以某车型防撞梁和吸能盒为模型,通过ANSYS完成了该模型的碰撞数值仿真计算。基于计算结果构建了以吸能盒结构参数为变量,以碰撞中能量吸收量、最大加速、防撞梁侵入量和吸能盒质量为目标量的代理模型。应用非支配排序遗传算法,对吸能盒的结构参数进行了多目标优化计算,为吸能盒结构的优化设计提供了合理的理论依据。     

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.     

基于正面碰撞前防撞梁的DOE轻量化设计

通过Hyper Mesh建立了汽车前防撞梁及吸能盒正面碰撞模型,以防撞梁及吸能盒的截面形状、截面尺寸、材料、厚度与吸能盒诱导槽位置作为设计变量,以加速度峰值、最大吸能和最大压溃量作为约束,以质量最小作为目标,通过Isight进行DOE实验设计和优化。结果表明,优化后前防撞梁与吸能盒总质量降低了39.2%,轻量化效果显著,碰撞性能明显提升。铝合金比强度、比刚度高,耐腐蚀性好,密度是钢的1/3,是汽车轻量化的重要材料,优化结果表明,调整壁厚和截面形状的铝合金防撞梁总成结构的吸能性能最好,比原钢质件提高约6.6%,同时减重49.38%。     

功能梯度材料吸能盒结构设计及优化

传统的吸能盒结构,碰撞过程无法实现稳定有序折叠溃缩,同时存在单位质量吸能效果差的缺点,限制了汽车安全性能的提高。引入一种功能梯度材料(Functionally Graded Material, FGM)结构吸能盒,即在传统316L不锈钢基体上添加铝合金成分形成梯度材料结构,同时仿照竹节虫胫骨截面结构对其横截面形状进行优化,并基于优化拉丁超立方体试验设计和响应面模型对竹节虫胫骨横截面的具体结构进行多目标优化。仿真结果表明,优化后的仿生功能梯度材料吸能盒能够实现稳定的从头部至尾部的折叠溃缩。和传统吸能盒相比,仿生结构功能梯度吸能盒单位质量吸能效果提升,能够有效削弱碰撞对车身的损伤。     

泡沫铝填充分体式翻转结构设计与优化分析

汽车发生正面碰撞时,主要依靠汽车吸能盒和保险杠来吸收与传递碰撞能,因此性能优良的吸能盒结构能有效地提高汽车安全性。薄壁翻转管在受压翻转时,表现出较低的平均载荷力与较低载荷峰值,适合用作汽车吸能盒结构。但由于结构翻转过程复杂,在翻转过程中容易引发倾斜,出现不稳定状态,从而导致结构出现刚度变大而失去吸能效能。在对翻转管吸能特性与泡沫铝缓冲吸能效果研究的基础上,设计了泡沫铝填充分体式翻转管吸能盒,对比分析在填充泡沫铝前后的翻转管结构在有效行程内的稳定性与吸能量情况。结果表明,泡沫铝填充式翻转吸能盒不仅在吸收能量上得到大幅提升,其稳定性也得到较大改善,使汽车吸能盒在受到一定倾斜角度压溃时,在有效压缩行程内具备了较好的稳定吸能特性。通过采用NSGA-II算法对结构进行多目标优化分析,最终获得优化设计方案。     

基于Ls-Dyna的铝合金保险杠碰撞仿真分析

介绍了碰撞仿真分析的流程,在前处理软件Hypermesh中建立了保险杠有限元模型,运用显示有限元分析软件LS-DYNA对保险杠的碰撞吸能特性进行了仿真分析,结果表明,保险杠吸能特性较好,提高吸能盒的吸能量可显著提高保险杠的比吸能。     

基于低速正碰的吸能盒式防撞梁吸能特性研究

基于防撞梁系统的研究与发展现状,对某商用车型的防撞梁系统进行了概念设计,建立了有效的正面100%刚性壁障低速碰撞仿真模型。通过正交试验法,系统地研究了横梁截面、吸能盒截面、吸能盒内板厚度和吸能盒外板厚度对防撞梁系统吸能特性的影响,并利用极差法和综合平衡法选出了最大峰值碰撞力小、吸能盒压缩量小的吸能特性最优组合。最后探讨了溃缩槽间距对吸能盒式防撞梁吸能特性的影响。分析结果指出,最终组合方案满足碰撞力要求,并且吸能盒式防撞梁具有较好的吸能能力。     

汽车低速碰撞吸能盒的耐撞性研究及优化

汽车发生低速碰撞时,动能主要由车身前部吸能盒屈曲塑性变形来吸收,从而保护与之相连的前纵梁等比较重要的汽车零部件,以减少汽车的维修成本.本文以六边形截面吸能盒为研究对象,利用非线性显示有限元分析软件Workbench LS-DYNA,研究了截面参数及壁厚对吸能盒耐撞性的影响,并在Isight软件中建立二阶响应面模型,采用...     

基于正交试验的椭球状管件内高压胀形参数优化

椭球状吸能盒作为汽车防撞系统中重要的吸能结构,在碰撞瞬间通过塑性变形吸收大部分能量,该类管件具有分散外在均布载荷的优良力学性能,故提高此类管件的生产效率显得尤为重要。为此提出了使用内高压胀形工艺制造椭球状吸能盒的方法,此工艺实现了吸能盒轻量化,同时消除了焊缝对吸能盒力学性能的影响,从而使吸能效果较传统吸能盒大幅提升。针对椭球状管件内高压胀形参数的优化,采用有限元仿真结合正交试验的方法,分别研究了波状诱导结构直径、胀形压力以及两侧冲头轴向进给对胀形效果的影响,所得的优化参数：波状诱导结构直径为8 mm,胀形压力为25 MPa,两侧冲头轴向进给为8 mm。采用最优参数进行胀形试验,验证了基于有限元仿真结合正交试验方法获取工艺参数的正确性,并为椭球状吸能盒的制造提供了参考。     

某款全铝车身前端碰撞吸能结构分析及优化设计

在某款全铝车身的前端吸能结构碰撞试验中,出现吸能盒压缩不充分、前纵梁后端折弯、纵梁整体上翘、纵梁根部焊缝撕裂等纵梁失稳情况。通过对原有车身数据进行结构优化、CAE仿真分析,并进行碰撞试验对标后,设计出一种新型前端碰撞吸能结构,可以最大限度防止纵梁失稳、保证焊接均匀,以实现导向性轴向压缩的渐进式压溃型吸能方式,从而极大提高吸能效率、增加前端吸能结构吸收碰撞能量值、保证乘员安全性。     

多元胞结构在机车吸能装置中的应用

在车辆被动安全防护中,吸能部件的设计研究是其基本的一个环节.设计耐碰撞机车吸能装置可在车辆发生碰撞后迅速更换损坏部件,减少维修周期,节约维修成本.薄壁金属吸能结构作为一种高强重比、低成本、高吸能效率的结构,广泛应用于飞机、汽车、铁路列车和轮船等几乎所有交通工具的碰撞动能耗散系统中.对四元胞正方形结构和几种常规截面形状单...     

六边形蜂窝芯吸能盒创新设计及其吸能特性研究

六边形蜂窝结构具有良好的力学性能和吸能特性。为了更好地提升汽车吸能盒的吸能特性，采用四边形截面和内部填充六边形蜂窝芯创新构型了一种新型吸能盒。采用数值模拟技术发现，与传统吸能盒相比，六边形蜂窝芯吸能盒具有更优越的吸能效果和更高的比吸能，并且在受到相同的载荷冲击时仍能保持结构的稳定性，同时针对载荷角度探讨了六边形蜂窝芯吸能盒在不同速度载荷冲击下的吸能效果和碰撞力变化模式。本文研究内容有望为进一步提升吸能盒性能提供参考。     

汽车前防撞系统的结构设计与优化

为解决汽车低速正面碰撞时,防撞梁变形过大超过极限空间,吸能盒吸能不足等问题。重建汽车前防撞系统原始结构,利用混合元胞自动机对其实施碰撞拓扑优化,获得了最佳的材料分布,将防撞梁设计成截面为"目"字形的铝型材,并带有侧翼加强的吸能盒新结构。对新结构方案进行三维模型重建,并将其参数化,搭建了基于ISIGHT优化平台,对设计变量自动寻优求解。研究结果表明:新结构设计方法可以得到合理的前防撞系统形状和尺寸,提高汽车低速碰撞的耐撞性指标。     

TB级可导向防撞垫吸能盒拓扑优化设计

为了可导向防撞垫轻量化设计,基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,对可导向防撞垫吸能盒进行多工况拓扑优化分析,提取了吸能盒拓扑构型。并且利用正交试验设计方法,以车辆多工况碰撞中最大的加速度为考核指标,对矩型截面吸能盒的截面参数进行了优化设计,确定了矩型截面吸能盒的最优参数组合。最后,对正交试验优化前后的防撞垫进行多工况有限元仿真分析,并且将正碰工况下优化后防撞垫与现存防撞垫加速度对比,结果表明通过优化后获得的吸能盒较优化前缓冲性能更优,能更好的保护乘员安全。