保险杠低速碰撞性能仿真研究

在低速碰撞中，保险杠对车身的安全防护作用是不容忽视的，这就需要对保险杠的耐撞性要有一个准确的评估，按照欧洲ECE R42法规要求。建立了保险杠有限元普适性模型，并对其进行非线性模拟分析，得出增强保险杠耐撞性的规律。     

保险杠安全性能仿真分析与试验研究

针对某乘用车原钢制保险杠低速碰撞变形大的问题和汽车轻量化设计的需求,新开发了铝合金保险杠。分别建立了原钢制保险杠和新开发的铝合金保险杠的有限元模型,对其进行了三点静压仿真,并进行了试验验证。结果表明,铝合金保险杠强度性能优于原钢制保险杠。通过台车碰撞仿真和试验,分析了两款保险杠的耐撞性,相同工况下铝合金保险杠防撞梁的变形量和台车减速度值均小于钢制保险杠,其耐撞性优于原钢制保险杠。     

乘用车前保险杠系统耐撞性分析与优化

针对行人保护柔性腿型(Flex-PLI)、RCAR低速碰撞、高速偏置碰撞3种工况,采用有限元建模方法,对某车型前保险杠系统进行耐撞性仿真分析,分析表明该车前保险杠系统不能满足碰撞安全性要求。以前保险杠系统主要结构参数为变量进行正交试验设计,利用综合分析法对前保险杠结构进行优化匹配。在结构优化的基础上,以厚度为变量利用响应面和多目标遗传算法对前保险杠系统的安全性能和质量进行了进一步优化,其整体耐撞性能得到提升。     

拼焊板保险杠横梁耐撞性的离散优化设计

为实现汽车设计的耐撞性和轻量化,将高强度钢拼焊板(TWB)结构运用到保险杠横梁,结合多目标离散优化方法,进行优化设计。运用Hypermesh软件,建立了原保险杠模型和拼焊板保险杠模型,并用LS-DYNA软件进行验证。横梁内、外板均由厚度不同的5块高强度钢板焊接而成。以提高保险杠横梁的吸能量,控制质量增加为优化目标,进行横梁三点静压仿真试验,对板材的材料和厚度参数进行迭代优化。结果表明:优化后的拼焊板保险杠横梁吸能量提高81.66%,质量只增加8.96%;从而满足了耐撞性和轻量化的要求,并具有更好的变形模式和碰撞载荷特性。     

汽车保险杠标准对比分析

目前对汽车保险杠产品认证主要采用中国、美国和欧盟3种标准,是评价车辆碰撞性能的依据。通过对比美国、欧洲和我国汽车保险杠标准,对主要差异点进行了具体分析,指出了差异存在的原因。汽车保险杠标准明确了汽车保险杠的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有较大的缓冲作用,对车辆和乘员起到保护作用,便于指导车辆生产企业加强对汽车保险杠结构的优化设计,以提高汽车保险杠的耐撞性。     

基于隐式参数化模型的车身结构优化设计

引入隐式参数化模型的概念,并结合有限元网格自动生成技术,对车身模型各项特性参数进行有效设置,可实现运算过程无须人工干预的优化循环,对车身结构进行形状与拓扑优化。以某车型为例,对前保险杠与碰撞盒组成的系统结构进行了基于耐撞性能的优化。优化后结构对于增强车身耐撞性效果明显。     

轿车热冲压保险杠的柱类碰撞耐撞性

研究了汽车前保险杠与柱类物(如电线杆或大树的垂直硬物)耐碰撞性能。为降低保险杠的质量,某轿车采用了超高强度热冲压含硼钢。针对该类保险杠进行了落锤试验。用有限元模型进行了柱碰性能模拟,并分析了不同板厚的前保险杠耐撞性。选取了前保险杠的变形、受力及吸能3个参量作为柱碰过程的评判指标。结果表明:柱类碰撞时,对比原冷冲压保险杠,热冲保险杠的最大内侵量减小40 mm,最大承载力提高7 k N,最终吸能量提高0.1 k J。因而,热冲压保险杠具有更加优异的柱碰性能。     

轻型载重汽车保险杠碰撞特性分析

针对轻型载重汽车正面碰撞时安全性差的特点,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA对某轻型载重汽车的保险杠进行了正面刚性墙碰撞模拟分析,找出其耐撞性不足之处,并对原结构进行修改,该方案具有改动小,成本低,质量增加少的特点。数值计算表明,在整车前部长度不增加的情况下,改进后的结构有效地改善了保险杠吸收撞击能量的效果,对提高轻型载重汽车碰撞安全性有重要作用。     

高强度保险杠横梁结构形式对轿车耐撞性的影响

介绍了一款新型口断面结构的轿车保险杠横梁,并利用LS-DYNA软件针对不同强度、厚度及断面结构的保险杠横梁进行低速碰撞(RCAR)仿真分析。结果表明在应用超高强度钢时,新型口断面结构横梁具有更好的耐撞性能,同时具有轻量化效果。     

仙人掌仿生结构的耐撞性研究

车辆碰撞时冲击产生的能量主要通过自身的吸能盒、前保险杠、门槛梁和底盘梁进行消散,为提高车辆的安全性,需设计具有良好能量吸收特性的金属管件。文中采用具有良好力学性能的巨型仙人掌进行仿生设计,通过有限元模拟分析具有不同折角数的金属仿生薄壁管的耐撞性,并与方管进行对比。结果表明,金属仿生薄壁管的吸能特性优于方管,最大高出46.1%,且随着金属仿生薄壁管折角数量的增加,耐撞性呈现先增加后下降的趋势;在质量相等的条件下,各金属仿生薄壁管的峰值力PCF近似相等;六角仿生薄壁管具有出色的综合耐撞性,可用于车辆的吸能部件。     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

重型汽车保险杠低速碰撞性能分析

针对某重型载重汽车保险杠开展低速碰撞安全性研究.利用Hypermesh建立有限元模型,再用LS-DYNA显式动力分析有限元软件求解分析.分别建立重型汽车保险杠系统与刚性墙低速正碰,与摆锤偏碰2种工况,得到保险杠的变形、加速度等参数,分析了某重型汽车保险杠的低速碰撞性能.根据碰撞能量相等原理进行了保险杠与刚性墙正面碰撞的台车试验,验证了仿真模型的正确性并分析产生误差的原因.试验和仿真结果表明,该型汽车保险杠在低速碰撞时变形较小,对前围部件起到了较好的保护效果.     

某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化

针对某轿车在进行车速为56 km/h的正面40％偏置碰撞试验中,前保险杠横梁断裂、乘员舱侵入过大问题,主要从抗弯性能和材料等方面对前保险杠横梁提出改进方案,并利用有限元仿真方法对保险杠横梁改进方案进行仿真计算.试制改进方案样件进行了车速为56 km/h的正面40％偏置碰撞试验,试验结果表明,改进方案解决了原保险杠横梁断...     

轿车保险杠横梁的碰撞安全性研究

文章通过对国产某轿车保险杠横梁的正面碰撞仿真计算,对保险杠结构进行了修改,对比了前后两种结构保险杠的性能,为保险杠的设计开发提供参考,对深入研究汽车正面碰撞具有一定的参考价值。     

Optimizing the shape of a bumper beam section considering pedestrian protection

This paper presents a design technique to optimize the shape of a vehicle bumper beam that satisfies both the safety requirements for a front rigid-wall impact and the regulations protecting pedestrians from lower leg injuries caused by bumper impacts. An intermediate response surface modeling (IRSM) technique was introduced to approximate the non-linear force-displacement curves obtained from the front impact analysis of a vehicle bumper. The accuracy of the IRSM model was tested by comparing its results with those of the non-linear finite element analysis. The maximum displacement error between the two models did not exceed 3%. Using pedestrian impact analyses based on the experimental arrangement of the Plackett-Burman design, the approximate functions describing the response values acting on the lower legs were calculated. The shape of the bumper beam was optimized by integrating the IRSM with the force-displacement model and the approximate functions on lower leg impact. The optimization results satisfied safety regulations on the maximum allowable displacement of the vehicle bumper, and also the regulations protecting pedestrians from lower leg injuries caused by bumper impacts.     

利用蜂窝结构改善汽车耐撞性的仿真研究

在汽车碰撞过程中,汽车前纵梁是主要的吸能装置.通过对方管薄壁结构和蜂窝型多胞结构的耐撞性进行对比分析可知,蜂窝型多胞结构杆件具有较好的吸能特性.将蜂窝型杆件应用于汽车前纵梁上进行碰撞分析.结果显示,蜂窝型多胞结构具有更优越的耐撞性能,且碰撞过程的材料利用率也较高.     

基于参数化白车身的前纵梁响应面优化设计

以前纵梁为研究对象,基于SFE Concept参数化白车身模型,对正面100%刚性墙碰撞下的整车耐撞性能进行数值模拟和优化设计。文中引入"分析驱动设计"的理念,综合考虑有效加速度、效率、侵入量等多个评价指标,对纵梁的截面、厚度、长度等参数进行DOE实验设计并建立数学模型,总结各设计变量对碰撞性能的影响规律,最终得到纵梁的最优化设计,提高了整车的耐碰撞性能。     

面向车身前部结构轻量化的试验设计方法研究

针对车身结构耐撞性能响应具有强非线性的特点,以某车身前部结构轻量化为例,在利用支持向量回归建立近似模型阶段,分析比较了3种常用的试验设计方法对模型精度的影响.结果表明,将均匀设计与支持向量回归相结合最适合耐撞性能近似模型的构造.基于所得最优近似模型进行车身前部结构的优化设计,在保证耐撞性能的前提下,达到减重2.61 kg、实现6.51%轻量化的效果.     

基于瞬态响应的某轻型卡车保险杠设计

保险杠是一种具有吸收、缓和外界冲击力,保护轻型卡车前部重要的安全装置。同时保险杠有很强的造型美观功能,是轻型卡车重要的外饰件之一。文章利用有限元计算和分析的方法对某轻型卡车保险杠内板进行瞬态响应分析,并进行结构优化。经过试验台架和道路试验满足设计要求,该方法对今后轻型卡车的保险杠设计有一定的指导作用。