基于顶压及侧碰简化模型的轿车车身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,对某轿车的B柱结构进行优化设计。基于顶压和侧碰的简化模型对B柱内板分成上下两部分进行焊接,将其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柱拼焊板结构进行优化设计。结果表明:在优化计算效率大大提高的同时,材料成本降低了8. 0%,B柱结构总质量降低了19. 3%,B柱侵入速度、侵入量分别减小了5. 6%和3. 5%,车顶承载能力提高了17. 3%,有效提高了车顶强度和侧面碰撞的安全性能。     

某MPV车型侧面碰撞的B柱安全设计与优化

某MPV车型在侧面碰撞MDB50试验中,为了减小B柱腰线位置的侵入位移和侵入速度,使B柱的变形为有利于保护乘员的模式,通过采用热成形且屈服强度达到1500MPa的超高强钢为B柱加强板,并优化B柱加强板腰线位置截面和内焊U型板及下部位置开减弱孔的方式,来解决B柱中部位置侵入变形过大的问题。该车型优化后在C-NCAP的侧碰试验中结果为满分,证明了B柱优化分析的正确性,为MPV车型B柱的安全设计提供了一种有效的方法。     

2000 MPa热成形车门防撞梁开发与性能研究

为了满足纯电动汽车车身的轻量化需求,采用新型2 000 MPa热成形钢替代传统22Mn B5进行车门防撞梁的轻量化设计。为验证2 000 MPa热成形车门防撞梁的应用可行性,采用LS-DYNA软件对整车进行侧面碰撞仿真分析,结果显示碰撞侵入量、侵入速度和关键零部件的塑性应变均符合设计要求。经热冲压仿真分析,2 000 MPa热成形车门防撞梁符合工艺要求,软模和硬模阶段研究了不同的加热设备和工艺参数对2 000 MPa热成形车门防撞梁组织和拉伸力学性能的影响,结果显示加热温度930℃,保温时间300 s和330 s,转移时间约12 s,可实现热成形后的抗拉强度≥2 000 MPa的性能目标。将前后车门防撞梁分别置于万能试验机上进行零件三点弯曲性能检测,结果显示前车门防撞梁三点弯峰值力大于25 k N,后车门防撞梁三点弯峰值力大于29 k N,远高于10.01 k N的设计目标值。经过2 000 MPa热成形车门防撞梁和车门内板的点焊工艺参数优化和连接设计优化,满足了前后车门系统的开闭耐久性能要求。在保证整车侧碰安全性能的情况下,2 000 MPa热成形车门防撞梁比采用传统22Mn B5质量减轻11.7%,实现显著的轻量化效果。     

某车型侧面柱碰车身结构耐撞性优化

为避免某车型侧面刚性柱碰撞中存在的车身结构变形过大,胸部压缩量超标的问题,优化和改进了该车身结构。根据座椅安装横梁、地板严重扭曲,乘员生存空间不足的试验结果,建立车身结构及约束系统侧面柱碰撞模型;根据侧面结构耐撞性的设计原则,变更了车身结构和材料等级。结果表明:优化后车身侧面结构强度得到有效提升,侧柱碰前车门的最大侵入量降低13%,增加了侧面约束系统的缓冲空间,降低了假人胸部的伤害值。因而,这些改进,满足了整车侧面碰撞安全目标。     

汽车侧面碰撞B柱结构优化设计

某轿车侧碰仿真试验过程中,发现B柱上端侵入量过大,针对B柱结构进行问题分析,提出结构优化方案。经仿真验证,优化后的结构满足碰撞要求和成型要求。     

混合动力城市客车侧围骨架结构的二次拓扑优化设计

以侧围骨架设计区域的质量分数为约束响应,以带权重的多工况下最小整车骨架柔度为目标函数,运用SIMP方法对某款低地板混合动力城市客车的侧围骨架结构进行了详细的二次拓扑优化,并对侧围骨架结构进行了优化设计。相比优化前的侧围骨架结构,车身骨架最大应力值平均下降13.99%,结构减重9.78%,并通过了整车定型实验。     

轿车门内饰板总成侧碰设计优化

主要论述运用UG软件及CAE分析对轿车门内饰板总成侧碰区域结构进行分析。零件在满足自身刚度设计要求的同时,具有吸收能量的作用,以满足C-NCAP侧碰轿车门内饰板总成对乘员的保护要求。经过实验室实车碰撞结果,轿车门内饰板总成的设计通过验收。     

基于拼焊技术的轿车B柱耐撞性及结构优化设计

为提高某轿车侧面碰撞中B柱的耐撞性和实现整车轻量化,应用HyperMesh和LS-Dyna软件对该轿车B柱进行了碰撞仿真分析.针对碰撞中B柱对应胸部点的侵入量和侵入速度过大及质量大等问题,在兼顾耐撞性和轻量化的前提下,采用拼焊技术对B柱内板和加强板的结构进行了优化设计.试验结果表明,优化设计后的B柱最大侵入量减少13.0％,最大侵入速度减少38.8％,质量减轻5.8％.     

微型客车与SUV之间的侧面碰撞兼容性

微型客车与运动型多用途汽车(SUV)之间发生侧面碰撞时,导致被撞车车内的乘员伤亡率很大,兼容性突出。本文以某微型客车和SUV为例,采用仿真研究方法,发现SUV与目标车微型客车之间的侧面碰撞兼容性不理想。然后利用单一变量控制原理,分别改变两车质量比﹑目标车侧围刚度以及几何结构,进行了多组仿真分析,以研究侧面碰撞兼容性的影响因素。结果表明:两车质量比对B柱腰线处的最大侵入速度的影响最大,侧围刚度对B柱侵入量的影响最大,几何结构对目标车车门最大侵入量的影响最大。     

基于侧碰耐撞性的B柱轻量化设计

研究了薄壁梁三点弯曲工况压溃力与材料强度和板厚的关系,并提出了一种B柱轻量化设计方法。对于B柱下端,侧撞时发生压溃折弯,可近似等效为三点弯曲工况,且用高延性高强钢代替普通的强度较低的高强钢,进行B柱下端的轻量化设计。至于B柱上端,因其侧撞时主要发生刚性转动,可等效为静力学问题,施加侧撞等效静载力,将B柱上端划分成N段,利用Optstruct软件对各段板厚进行优化。最后以某车型为例,将B柱上、下端优化方案导入整车侧撞模型中进行优化。结果表明优化后B柱关键部位的侵入速度和侵入量与原始设计几乎相当,证明该轻量化设计是有效的,优化实现了24%(1.9 kg)的轻量化效果,而其耐撞性不受影响。     

基于大壁障侧碰和75°侧柱碰的车身耐撞性和乘员损伤研究

基于侧面碰撞对乘员损伤的严重性,运用试验法和仿真法对某车型的侧面碰撞性能和乘员损伤进行研究。通过对车身侧面结构变形、速度响应、乘员损伤情况进行分析,得出了大壁障侧碰和75°侧柱碰的碰撞特性,并提出了B柱、前后门、门槛梁的优化方案。结果表明:相较于MDB壁障侧碰和90°侧柱碰,大壁障侧碰和75°侧柱碰对车身耐撞性提出了更高的要求,对前后排乘员造成了更严重的损伤。通过对侧面车身结构的优化,有效地降低了车身各部位的侵入量和侵入速度,增大了乘员的生存空间,提升了车身安全性。     

热成型件在铝车身B柱总成的应用

一款新能源铝车身开发过程中,热成型B柱总成结构应用替代铝材B柱结构,通过对整车侧碰CAE过程分析,通过对逐步满足侧碰分析目标。热成型材料因其可以利用单件热成形零件取代多层焊接结构,在汽车车身制造中应用越来越广泛。热成型零件的断面结构,是其能否达到高强度与轻量化两方面要求的关键。采用热冲压成型技术制得的冲压件屈服强度可高达1200MPa,且高温成型几乎没有回弹,具有成型精度高、成型性好等突出优点,因此引起业界的普遍关注并迅速成为汽车制造领域内的热门技术,广泛用于车门防撞梁、前后保险杠等安全件以及A柱、B柱、C柱、中通道等车体结构件的生产。     

某车型正面碰撞结构优化

针对某车型在正面碰撞试验中出现踏板和转向管柱侵入量超标的问题,对其产生原因进行分析。运用Hypermesh及LS-DYNA软件进行整车碰撞仿真分析,提出拉平纵梁、在前围板与A柱间以及在前地板增加连接件和加强件的结构优化方案。优化后纵梁的变形模式及前围侵入量均得到改善,前围最大侵入量由原来的343 mm减小到219 mm。表明优化纵梁结构、提高乘员舱总体强度的方案合理,该设计理念和方法可为其他车型的结构设计提供参考。     

基于代理模型的汽车正撞安全性仿真优化

针对传统方法无法高效地实现多目标优化的问题,将有限元法和代理模型技术相结合,以整车质量、B柱加速度峰值和前围板侵入量为优化目标构造了其代理模型,研究了样本数量对模型精度的影响,并采用NSGAII优化算法对板件厚度进行了优化。结果表明:增加样本点的数量未必能有效提高代理模型的精度,测试点评价方法的精度在很大程度上依赖测试点的数目和位置,不能准确评价代理模型的精度,而采用交叉验证法取得较好的效果;基于代理模型,对车身结构的板件厚度优化后,效果显著,整车质量减轻了4.1kg,B柱加速度峰值降低了8.44%,前围板侵入量降低了6.03%。     

Multidisciplinary Optimal Design for Ultra-high-strength Steel Side Impact Bar

采用超高强度钢22MnB5材料替代微型车驾驶员侧车门防撞杆的原有材料.将车门防撞杆的截面尺寸作为设计变量,防撞杆的质量最小作为优化目标,以车门下沉工况的最大变形和残余变形、侧碰代替工况中不同位移下的耐撞力作为约束.采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,使用逐步回归多项式响应面方法构建车门系统下沉刚度以及侧碰安全性多学科系统的近似模型.比较逐步回归多项式响应面近似模型的预测结果与有限元模型的计算结果,可知逐步回归多项式响应面近似模型对样本点的拟合精度较高.利用可行方向法对近似模型进行优化,在车门系统的下沉刚度及侧碰性能得到一定提高的同时,得到防撞杆减重34.7％的效果,并且与原有模型进行分析比较,各项评价指标均有提高.     

基于侧碰安全性的车门开启问题研究及其结构优化与验证

针对汽车在侧碰试验过程中出现的车门开启问题,结合门锁子系统试验、试验拆解与变形分析以及侧碰仿真,系统化的分析导致车门开启的原因,确认导致车门门锁解锁开启的主要原因是门锁区域局部变形过大,导致外开把手弹出解锁,使得车门开启。结合文中提出的能够反映门锁区域局部变形与承受冲击载荷的量化指标,提出了一种结构优化方案,仿真结果显示优化方案的相关指标可减小70%以上,能够有效改善门锁区域局部变形及其承受的冲击载荷作用,有效防止门锁在侧碰过程中解锁开启。优化方案的侧碰试验结果验证了其有效性,试验中门锁区域局部变形小,车门未开启。本文为解决侧碰过程中的车门打开问题提供一种分析方法与设计指导。     

侧碰能力提升——前车门中部加强板优化分析

侧碰性能已经作为C-NCAP强制安全论证的一个必要条件,文章介绍了改善汽车侧面碰撞性能的基本方法,并详细介绍了国内某款车为满足侧碰星级而进行车门中部加强板的多个方案的研究。通过CAE强度分析、工艺可行性分析以及经济性分析,探讨了车门中部加强板的最优化改型方案,并对多个备选方案进行详细的分析,最终通过实车碰撞验证了更改方案的切实可行性。在后续车型的车门中部加强板的结构优化中,建议引进高强度材料,避免增加整车质量。     

车身B柱性能提升及其轻量化设计

车身B柱耐撞性决定整车的侧碰安全性,同时也要满足轻量化。基于现有架构平台,采用热成型结合TRB技术,应用2k因子实验设计结合CAE分析,对车身B柱进行优化设计,研究B柱在满足侧碰安全目标下如何实现轻量化设计。     

轿车门饰板扶手的设计优化

论述了运用CAE分析对轿车门内饰板上的扶手结构进行分析,以满足零件自身的结构强度要求,同时也要满足C-NCAP侧碰轿车的门内饰板对于乘员的保护要求。最后通过实车碰撞结果验收零件的设计。     

纯电动SUV正面25%偏置碰撞仿真和优化

为研究某款纯电动SUV在正面小重叠碰撞下的安全性能,根据美国高速公路安全保险协会发布的测试规程,应用ANSA软件建立纯电动SUV正面25%偏置碰撞模型,利用LS-DYNA显式求解软件进行了计算。通过HyperView后处理软件分析了整车加速度、前围板最大侵入量、关键部件变形和吸能情况,发现该车型碰撞力有效传递路径为上纵梁传递到A柱,轮胎通过悬架系统传递到中地板边梁和门槛梁,而关键吸能部件(吸能盒和前纵梁)没有成为有效的碰撞力传递路径;乘员舱相关部件(A柱、A柱上边梁及中地板边梁等)刚度不足,该车型乘员舱变形严重。针对该车型在正面25%偏置碰撞试验中乘员舱变形严重的问题,从改善碰撞力传递路径和采用轻型铝合金材料以提高乘员舱刚度两个方面进行了优化。结果表明:整车碰撞安全性得到有效提高,乘员舱侵入量明显减小,前围板最大侵入量由246.59 mm减小到151.29 mm,降低了38.65%,结构评级由"差"提升到"良好"。针对提高乘员舱刚度后整车加速度峰值过大的问题,进行了L9(34)正交试验分析,得到了在前围板最大侵入量由151.29 mm降低到146.49 mm的前提下,整车加速度最大峰值由55.86g降低到44.77g的最优组合方案。