基于有限元分析的高强钢B柱零件的应用研究

为了研究高强钢零件在汽车B柱上应用的可行性,采用有限元分析方法分析了汽车B柱的静力工况和碰撞性能。为弥补高强钢零件直接替换方案导致的刚度等性能损失、提高高强钢零件的应用性能,通过总成拓扑优化、加强板的形貌优化和尺寸优化等提出了可行的结构优化流程和性能研究方法。经试验验证,优化方案满足了B柱减重和结构性能的要求。     

基于材料性能梯度分布法提高轿车B柱耐撞性

为减轻轿车B柱的质量实现汽车的轻量化,同时保证B柱的抗撞性,本文介绍几种通过超高强度钢板热成形工艺实现B柱材料性能梯度分布的方法,并陈述了其应用前景。     

基于热成形技术的B柱优化设计

本研究对B柱与B柱加强板进行优化设计,应用热成形B柱代替原方案的冷成形B柱,同时优化B柱加强板。通过分析发现,应用热成形技术的方案不但碰撞安全性能得到提高,并且达到轻量化效果。     

可在线涂装的“碳纤维/钢”复合结构汽车B柱分总成的研发

为提高汽车安全性和轻量化水平,开发了一种可在线涂装的“碳纤维/钢”复合结构B柱分总成,该分总成包括钢制B柱加强板和碳纤维增强复合材料(CFRP)B柱中部支撑板,采用结构胶粘接而成。研究了真空袋压与热压罐成型工艺对CFRP层压板涂装前后性能的影响,并对“碳纤维/钢”的粘接强度、B柱分总成的刚度和强度等力学性能进行了研究,结果表明,复合结构B柱分总成在涂装前后的性能均优于传统钢制总成,CFRP中部支撑板减重64.1%。     

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。     

侧碰工况下差厚板B柱过渡区网格处理

B柱是汽车侧碰的重要安全件,差厚板B柱目前在汽车中的应用越来越广,其过渡区的数目、位置和长度影响侧碰性能。基于传统的过渡区网格处理技术,更改过渡区参数极为复杂。将B柱中部画成许多水平条状网格,通过赋予水平网格不同厚度,即可实现过渡区参数的修改,大大简化了前处理流程。文章以某白车身侧围主要结构件为模型建立侧碰工况,对比发现,两种方法B柱侧碰性能相近。基于改进方法,做了一系列过渡区不同参数的侧碰试验,并对各参数侧碰性能进行了对比分析。     

不同工艺激光拼焊硼钢板热冲压性能研究

文章以Al-Si镀层热成形硼钢板为母材,分别采用半剥层激光拼焊(partialablation)和不剥层直接填丝焊(noablation,withfillingwire)工艺制成拼焊板(TWB),研究两种拼焊板焊缝区域的力学性能、硬度和冲击韧性,并应用量产热冲压模具进行了B柱试冲,对冲压后B柱的焊缝区性能和三点弯曲性能进行了比较。研究表明:无论是半剥层激光拼焊还是不剥层直接填丝焊激光拼焊,其焊缝区域力学性能均不弱于母材,冲压后B柱零件的抗弯曲性能也与无焊缝的B柱量产零件相当。     

汽车热压成型板研究与应用

综述了热压成型板的成型原理及成型加工工艺.以热压成型板在某款车型B柱内板上的应用为例,对比分析了热压成型工艺方案与冷成型工艺方案在部件数量、质量、成本及性能等方面的差异.分析结果表明,该汽车B柱采用热压成型后,与冷压成型相比,其质量减轻35.7％,成本降低16.8％,最大变形量减少28 mm,从而验证了热成型方案在该车B柱上应用的可行性.     

考虑结构、材料和工艺要求的复合材料B柱优化

为实现汽车轻量化,提高汽车耐撞性,并考虑汽车B柱结构形式和材料特性,采用了一种复合材料B柱削层结构。利用复合材料可通过削层工艺方便地实现变截面厚度的特性,分两步对复合材料B柱削层结构进行了多目标的优化。首先,通过分析B柱结构形式确定削层区域,以轻量化为目标,构建代理模型并采用多岛遗传算法进行优化,得到各个子层区域的铺层层数。然后,综合考虑削层结构的工艺和性能特点,研究不同铺层角度和铺层顺序对耐撞性的影响,确定了铺层最佳方案。最终结果表明,在满足工艺要求的条件下,复合材料B柱结构的质量减轻了61.4%,并提升了整车在顶压和侧面碰撞中的耐撞性。     

22MnB5对侧围A/B柱变形行为的影响

为给汽车安全部件的材质定义及应用热压成形技术提供数据基础,分析了某委托安全示范车辆使用B340/590DP与22Mn B5两种材料的变形行为。仿真中,以车身侧围A柱和B柱的安全碰撞性能的优劣为基本出发点,利用计算机辅助工程(CAE)软件。结果表明:对A柱加强板来说,在相同的边界条件下,使用22Mn B5合金比使用B340/590DP合金的乘员舱变化和A柱后移量都要小;对于B柱加强板来说,使用22Mn B5合金碰撞变形过程中5个不同位置的侵入量均小于B340/590DP合金,车体加速度变化不大,但侵入速度略高于B340/590DP合金。因此,合理控制安全框架的变形量、侵入速度,合理控制吸能部件的变形模式,能够有效地降低碰撞中假人的损伤风险。     

碳纤维复合材料汽车B柱中部支撑板设计与分析

通过对碳纤维复合材料(CFRP)结构设计及流程进行了简单论述,以汽车B柱中部支撑板为研究对象进行碳纤维零部件优化设计,并对其进行零部件级仿真分析和整车侧面碰撞性能分析。综合对比所有分析工况结果和金属中部支撑板重量减重55%情况,碳纤维复合材料轻量化设计方案的B柱中部支撑板达到了最佳的减重指标。     

车辆正面碰撞中的耐撞性能仿真分析

为了评价汽车在正面碰撞事故中耐撞性能,应用HyperWorks仿真软件建立了车辆正面100%碰撞有限元模型。后处理利用HyperView对B柱下端加速度、A柱上部最大折弯角、前围板侵入量以及前门铰链变形量4项重要评价指标进行仿真分析,以此评估正面碰撞中车体的耐撞性能。结果表明:B柱下端最大加速度小于3ms合成加速度72g的要求,A柱上部最大折弯角对乘员伤害程度在允许范围内,前围板变形云图小范围超出目标值,前门铰链变形量不影响碰撞后车门的正常开启,车体耐撞性能良好。类比2017年C-NCAP实车正面碰撞结果,表明仿真试验具有较高的可信性,为车体耐撞性优化设计提供依据。     

基于抗撞性的汽车B柱碳纤维加强板优化设计

考虑到碳纤维增强聚合物基复合材料的特点,本文中将某乘用车B柱原钢材加强板用碳纤维材料替代,并进行优化。首先在整车侧面碰撞有限元模型的基础上进行B柱子结构模型的解耦,利用子结构动态模型进行了B柱加强板的材料替换和性能计算,确定了初始纤维板铺层和厚度;为充分发挥复合材料可设计性的优势,采用面向复合材料的结构优化方法进行了纤维复合材料的铺层厚度、角度和铺层顺序优化。对比原车结构,在抗撞性不变的前提下,碳纤维B柱加强板取得显著的轻量化效果。     

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。     

连续碳纤维增强复合材料B柱加强件结构分析

文章以提升某款车型ⅡHS顶压性能为目标,进行连续碳纤维增强复合材料B柱加强件的设计,并通过有限元分析软件Hypermesh与Ls-dyna完成5种典型结构形式加强件的性能对比。5种截面分别为(a)与钣金加强板随形、(b)与内板随形、(c)拱型、(d)"凹"型与(e)帽型。对装配有相同铺层的这5种加强件的B柱进行截面分析并选用B柱子系统在ⅡHS顶压工况下横向对比其承载能力。研究发现,帽型结构截面积最大,其抗弯及抗轴向变形能力最强,承载能力最优,可为后续碳纤维加强件设计优化提供参考。     

VRB技术在轻量化车身上的应用

轻量化是当今汽车工业面临的一大课题,如何在实现轻量化的同时又能保证碰撞性能是各大主机厂共同面临的问题和挑战。为了实现车身轻量化的同时又能保证碰撞性能这一目标,文章基于某款中高端新能源车型,通过在B柱应用变厚度轧制板（VRB）技术代替原始的B柱加强板拼焊方案,同时结合碰撞仿真分析技术,最终实现该款中高端新能源车型在满足碰撞性能的同时,降重10%的轻量化效果,方案应用对于行业有一定借鉴和参考作用。     

基于响应面和kriging代理模型的汽车B柱优化设计

为保证B柱耐撞性,同时减轻其质量以实现汽车轻量化,对某轿车B柱侧面碰撞进行了有限元分析.针对B柱外板、内板和两加强板厚度,设计了L16(45)正交试验,并由此进行仿真,得到胸部和腹部侵入量与侵入速度的数学代理模型.应用序列二次规划对B柱各板厚度进行优化,可知B柱质量减轻11.6％,在兼顾耐撞性的同时实现了汽车轻量化.     

基于侧面碰撞的车身B柱断面性能设计

基于GB 20071—2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》试验条件及要求,提出车身B柱断面截面系数分析及计算方法。首先,依据汽车侧面碰撞试验条件,建立B柱力学简化模型,计算出B柱典型位置的碰撞载荷;再根据简支梁弯曲强度理论,分析计算B柱典型断面的最小截面系数;然后结合B柱侧碰变形趋势对人体伤害的影响分析,初步设定B柱各位置断面的截面系数;最后,通过对某标杆车型B柱数据的实例分析,验证该方法的合理性。     

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％.     

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。