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.     

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。     

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。     

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。     

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％.     

6种高强钢材质的汽车B柱耐碰撞性能对比研究

在显式有限元软件LS-DYNA中,精准地建立研究汽车侧碰所需的MDB模型,并对某车型的B柱侧碰过程进行完整的数值模拟。模拟过程依次将B柱材质设置为DP590,DP780、MS1180、PHS1500、PHS1800和PHS2000,钢板厚度设置为1.2 mm、1.5 mm、1.8 mm、2.0 mm和2.5 mm。模拟完成后,提取各种材质和厚度的B柱典型节点侧碰后的位置坐标进行对比。对比结果表明:B柱表面最大位移和弯曲方式均与钢板强度密切相关,钢板的屈服强度越高,侧碰后B柱侵入变形量越小,但是高强度厚板制成的B柱容易在碰撞时发生压溃弯曲,引发零件失稳,综合以上因素,1.5 mm厚度的DP780为该B柱的最佳材质。     

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。     

基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截面,并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。结果表明,优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时,显著减轻前端质量。     

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%。     

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。     

纯电平台钢铝混合车身机舱框架结构设计

车身机舱框架结构是汽车发生正碰时吸能和传递载荷的重要总成,其耐撞性和轻量化设计影响到整车碰撞性能及轻量化水平;基于某款纯电动车型,采用钢铝混合材料完成机舱的框架结构设计,保证50km/h全正碰试验及64km/h偏置碰试验过程中,机舱框架稳定压溃变形,吸能模式合理,达到碰撞性能目标;同时保证机舱框架上重要安装点的性质指标。     

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。     

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。     

车身纵梁补丁板热成形轻量化设计及优化

为实现某车型前地板下纵梁零件的轻量化设计,消除高强钢冷冲压零件存在的尺寸精度问题,采用补丁板热成形技术对初始设计中的高强钢冷冲压产品结构进行等强度优化设计。在产品优化设计过程中,结合补丁板热成形技术针对零件功能和受载工况对总成进行了材料厚度优化。并使用Pam-Stamp 2G软件对补丁板热成形工艺过程进行模拟分析,预测出成形过程中存在的焊点变形问题。通过对焊点数量、位置的优化设计迭代,经实物验证,消除了焊点变形可能导致的产品失效风险。最终实现总成减重24.1%的同时降低了模具投资。     

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%。     

基于正交试验设计的微型轿车侧撞安全性研究

针对某微型轿车侧撞安全性较差的实例,按照C-NCAP侧撞试验的要求建立了该车侧撞有限元模型,并对其有效性进行验证;根据该车特征确定了车门内板对应骨盆位置侵入量与胸部位置侵入速度这两个车身侧撞安全性评价指标;接着结合正交试验设计与有限元仿真,通过少量的运算次数,准确地找出对侧撞安全性影响显著的因素;最后有针对性地进行设计优化,结果大幅度提高了该车的侧撞安全性.研究结果的准确性在随后的C-NCAP侧撞试验中得到验证.     

基于J-C型材料模型的整车正面碰撞结构优化

根据拉伸试验结果,考虑应变率效应及温度效应,确定了B420LA及HC420/780DP材料的J-C型动态拉伸本构方程,并将这2种材料用于某款新能源汽车的前纵梁结构设计。基于LS-DYNA程序,采用数值仿真的方法,考虑整车正面碰撞工况前纵梁结构的变形模式及压溃吸能效果,对前纵梁结构进行了优化设计。结果表明,优化后的前纵梁压溃变形模式更好、吸能效果更优,左、右侧整车加速度峰值由58.1g与56.2g分别降为38.0g与39.2g,前围板过程最大侵入量由208.7 mm降低为182.2 mm,符合汽车正面碰撞工况研发的需要。     

车身结构件轴向压溃性能的截面优化

针对车身被动安全设计中前纵梁耐撞性能开发,建立了描述轴向压溃性能的关键截面参数以及优化模型,研究了截面几何参数与前纵梁最大碰撞力和吸能量之间的关系,并将轻量化作为设计目标。为了提高优化结果的鲁棒性,在自主开发的优化求解器中集成了罚函数法并结合遗传算法,通过对LS-DYNA求解器的调用,实现了针对梁截面几何特征的参数化设计及优化,提高了耐撞性能。     

汽车B柱轻量化设计及碰撞分析

介绍了汽车B柱的结构特点和性能要求。分析了采用热成型技术进行轻量化设计保证零件精度,并有效改善B柱强度提高侧碰安全性能。