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％.     

某乘用车侧面碰撞安全性仿真分析

为研究某乘用车型在发生侧面碰撞时是否满足国家安全标准,以有限元仿真为基础,对该乘用车进行侧面碰撞安全性分析。首先搭建整车侧面碰撞模型并设置计算参数;然后将模型的k文件导入到LS-DYNA软件中进行仿真计算;最后利用后处理软件观察整车碰撞时序图及B柱的变形模式,并参照国家侧面碰撞相关法规,发现该乘用车型存在B柱侵入量及侵入速度过大的问题,影响了汽车侧面碰撞的安全性。     

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。     

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.     

某车型正面40%偏置碰撞的车体结构优化

某车型在64 km/h正面40%偏置碰撞试验中,出现踏板和转向管柱的侵入量超标问题。其原因是:更换动力后,前机舱变形空间减小,车体纵梁变形模式不合理,及前围板附近位置的强度较低。为此,该文提出了优化方案:调整纵梁的材料及修改纵梁内加强板的结构,来提高纵梁总成整体结构强度,增加加强件,来提高前围的总体强度。运用Hyperworks及LS-DYNA软件进行仿真分析。结果表明:优化后,改善了纵梁的变形模式,前围板侵入量减小了42 mm;乘员的伤害也得到改善,整体得分提高1分。因此,该优化方案合理,车身结构的加强对乘员起到很好的保护作用。     

某车侧碰结构轻量化设计与分析

本文阐述了某轿车通过结构轻量化设计,将原结构进行优化,例如:更改A柱板、B柱板、增加B柱内板加强板、更改门槛梁后端加强板等,并在后续的CAE分析、样车验证中证明,此分析方法是有效的、切实可行的,达到原结构设计的刚度和强度,同时比原设计减轻重量34%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

汽车侧面碰撞侧围结构可靠性优化设计

为研究侧围部件对整车侧面碰撞的影响,选取B柱内板、加强板、车门内板和防撞杆的厚度作为设计变量,结合试验设计、响应面模型、可靠性理论及优化算法,构建侧碰侧围结构可靠性优化数学模型,对侧围结构进行确定性与可靠性优化,并进行对比分析。分析结果表明:两种优化方法都能提高侧碰安全性,但确定性优化使得B柱最大侵入速度十分接近约束边界,相比于确定性优化,可靠性优化使得B柱最大侵入速度有所减小,吸能量有所增加,车门最大侵入速度减小3.1%,且各输出响应均远离约束边界值,B柱与车门最大侵入速度的可靠度提升了26.6%和10.5%,满足设计要求。故可靠性优化更能满足整车侧碰侧围结构耐撞性及可靠性要求。     

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%。     

从LS-DYNA到PAM-CRASH的模型转换及验证

文中研究了有限元模型从LS-DYNA到PAM-CRASH的转换方法和流程,利用该方法成功实现了某车型整车碰撞模型的转换。然后分别在两种软件环境对模型进行正面碰撞模拟,通过车身结构变形、发动机前舱零部件变形、前围板侵入量以及B柱减速度的对比,验证转换后模型的有效性。文中所研究的模型转换方法和流程可以为类似模型的转换提供参考,具有重要的工程应用价值。     

汽车B柱加强板成型性模拟分析及优化

针对DP600型汽车B柱加强板进行了工艺分析及拉延模面设计,并基于数据模拟软件对成型过程的模拟分析,对汽车B柱加强板进行了产品结构改进和工艺设计.利用仿真结果预测了产品设计的可行性,提出并验证了设计修改方案,模拟结果与试验结果吻合.     

侧面碰撞试验中前排假人背板力的应用研究

对汽车侧面碰撞试验中前排假人背板力的典型曲线进行了分析研究,指出背板力曲线可划分为碰撞初期的假人上半身相对座椅靠背晃动阶段、侧气囊作用阶段、门板变形侵入阶段、B柱和门槛梁明显变形侵入阶段和车辆快速向右侧侧移阶段等5个阶段。依据背板力曲线中主要阶段的走势和幅值,并结合试验结果,可进行侧气囊和车身侧面结构的优化。     

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%。     

对某车型两种侧面撞柱试验假人伤害研究

在L车型开发过程中,用ES-2型假人分别进行了FMVSS214和E-NCAP侧面撞柱试验。FMVSS214试验柱壁障从车辆碰撞侧偏前位置斜向侵入,E-NCAP试验柱壁障从碰撞侧垂直侵入。两种柱壁障侵入方式最终造成FMVSS214中假人向碰撞侧倾斜不明显,上半身受力时序依次为身体的上、中、下,且试验中座椅侧翼阻尼作用小,侧面安全气囊腹部位置易发生触底;E-NCAP中假人上半身有明显向碰撞侧倾斜现象,上半身受力时间比较接近,且座椅侧翼起到一定保护作用。试验结果表明,与现在执行的E-NCAP相比,在用ES-2型假人碰撞下,FMVSS214试验中假人胸部伤害相对偏小,腹部伤害相对偏大;在2015版E-NCAP侧面撞柱试验调整方案实施时,约束系统开发需要提高对腹部的保护作用。