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。     

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。     

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。     

聚乙烯泡沫单填充纸蜂窝夹层管的轴向缓冲吸能特性

借鉴波纹管、夹层管和泡沫填充管等设计思想,利用纸蜂窝和聚乙烯泡沫这两种优质缓冲吸能材料,提出聚乙烯泡沫单填充正多边形纸蜂窝夹层管的设计思路.通过静态和动态轴向压缩试验分析,研究这类结构的轴向缓冲吸能特性,探讨结构参数、跌落冲击参数对变形特征和关键吸能指标的影响,为其结构设计与性能优化提供参考.结果表明,在轴向静态压缩情...     

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。     

车辆碰撞及吸能材料结构研究进展综述

车辆被动安全保护是降低车辆碰撞事故损失的有效方法,在车辆结构中设置吸能材料和结构是车辆被动安全保护的重要方面。针对国内外兴起的车辆碰撞吸能材料和吸能结构研究状况进行了综合评述,为进一步深入研究吸能材料及结构提供参考。     

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.     

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...     

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...     

平头汽车碰撞吸能器的结构设计与试验

为平头汽车设计的碰撞吸能装置由正面弧形缓冲板、纵向吸能器等部件组成，对核心部件纵向吸能器的两种结构设计方案进行了实物碰撞试验。通过分析碰撞试验取得的影像及加速度曲线等数据，掌握了纵向吸能器的有关技术参数。试验表明：由于特殊的结构设计，在发生碰撞时，内部填充阻尼材料的吸能器能够有效吸收碰撞能量、延长碰撞冲击时间。     

基于混合神经遗传算法的扩胀管吸能特性预测

由于结构参数对吸能元件的吸能特性具有重要影响,将填充了泡沫铝的扩胀管与混合神经遗传算法相结合,对不同结构参数下扩胀管吸能特性进行分析预测。首先,基于泡沫铝填充机理设计出泡沫铝填充的扩胀式吸能装置,并建立有限元模型;然后利用非线性有限元软件LS-DYNA对不同参数变化情况下的扩胀管进行准静态轴向碰撞仿真;最后将胀管壁厚、诱导锥角、泡沫铝密度作为BP神经网络输入,扩胀管吸能特性参数作为网络输出,利用遗传算法优化网络权重和阈值,建立3层BP神经网络预测模型,经样本数据训练得到合适的网络。研究结果表明,网络预测值与期望值很接近,平均压溃载荷的误差值为3.02%,比吸能的误差值为4.82%,压缩力效率的误差值为0.92%,说明了该网络模型能够有效地预测扩胀管的吸能特性,并具有较高的精确度。     

蜂窝铝缓冲结构的仿真分析及应用研究

为得到具有良好耐撞性能的缓冲结构,提升车辆在碰撞中的安全性,以蜂窝铝为研究对象,建立了有限元模型,研究了不同壁厚参数的正六边形铝蜂窝结构的吸能特性,并进一步分析了截面尺寸对缓冲结构碰撞特性的影响,最终结合实际应用,给出了性能合格的缓冲结构方案。通过等效的台车测试,试验和仿真结果的基本一致,验证了有限元模型的正确性。研究结果表明,蜂窝铝缓冲结构能有效吸收车辆的碰撞动能,并降低碰撞过程中车辆的最大减速度,研究对车辆缓冲结构及其参数的选定有重要的参考意义。     

缠绕式圆筒蜂窝的结构参数对吸能特性影响研究

为研究缠绕式圆筒蜂窝的结构参数对吸能特性影响,首先建立有限元仿真模型.然后利用控制变量法,系统地研究蜂窝结构参数对蜂窝吸能特性的影响.最后进行实验,并与仿真结果做对比.结果表明:随着波纹片边长减小、波纹片厚度和平片厚度增加,可以提高蜂窝平均应力和体积比吸能;减小波纹片边长、增加波纹片厚度可提高质量比吸能,而平片厚度的增...     

汽车吸能盒结构参数的优化及其耐撞性能分析

汽车吸能盒作为保险杠内的一个重要吸能部件,在碰撞中可以起到吸收碰撞能量、保护纵梁、降低维修成本的目的 ,对提高整车的耐撞性具有积极作用.其截面形状、倾斜角度、诱导槽的开设位置和尺寸对其碰撞吸能性能均有不同程度的影响.在Hypermesh软件中建立吸能盒的落锤冲击有限元模型,通过仿真分析,选取比吸能较大的正六边形作为吸能...     

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。     

泡沫铝填充帽型结构轴向压缩吸能特性的试验研究

通过试验方法研究了泡沫铝填充帽型结构准静态压溃时的吸能特性。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压缩试验;然后,根据试验结果,对泡沫铝填充帽型结构的轴向吸能特性进行了分析,并与空心帽型结构进行了比较。结果表明,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了很大的提高。在吸收的能量一定时,泡沫铝填充能够减少吸能结构所需要的质量。     

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。     

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。     

用于众泰2008汽车的螺纹剪切式碰撞吸能装置的设计计算

笔者结合前期研究成果,初步确定了吸能装置的结构型式与尺寸参数,应用VPG软件建立了吸收装置的计算分析模型,运用LS-DYNA软件获得了计算结果.通过分析和改进后,吸能装置具有了良好的碰撞力学特性,在碰撞过程中,能够确保汽车的减加速度平均值小于40 g,加速度峰值约为42 g,波动值小于10 g,实际吸能长度小于设计吸能...