基于Ls-Dyna和Hyperstudy的汽车吸能盒优化分析

基于Ls-Dyna和Altair Hyperstudy软件,以汽车吸能盒的板材厚度和形状为设计变量,吸能盒质量和刚性墙反力为约束条件,最大化内能为优化目标,对吸能盒进行尺寸和形状优化。优化结果显示,吸能盒质量和碰撞反力基本保持不变,而吸能效果提高了约10%。     

汽车用铝合金吸能盒结构优化设计

提出将近似模型技术和数值优化方法引入到汽车用吸能盒的耐撞性优化设计中,成功设计了一款铝合金吸能盒,在确保碰撞性能的同时尽可能地减轻了重量。对某乘用车钢制吸能盒进行了碰撞仿真分析,确定评价吸能盒碰撞性能的关键参数。以钢制吸能盒为基础进行铝合金材料替换,对比分析多个截面形状的铝合金管件,得到符合要求的铝合金吸能盒截面形状。采用近似模型优化方法,以铝合金吸能盒边长、厚度和材料屈服强度为设计变量,进行优化设计。根据优化结果试制铝合金吸能盒,通过静压试验验证了铝合金吸能盒在实现减重58%的同时,进一步提高了强度性能。     

梯度负泊松比结构填充吸能盒多工况优化设计

汽车碰撞过程中,非理想的斜向碰撞较为普遍。本文中通过对三维负泊松比点阵结构进行多工况耐撞性研究,发现冲击角度对三维负泊松比点阵结构的耐撞性有较大影响,随着冲击角度的增大,吸能量呈下降趋势。将梯度负泊松比点阵结构作为填充材料引入吸能盒设计,以吸能盒外壳厚度与内芯3个厚度梯度值为设计变量,最大综合吸能量、最小轴向峰值力和质量为优化目标,质量和设计变量为约束条件,基于多岛遗传算法进行多工况多目标优化设计。结果表明,在质量和最大峰值力增加不大的条件下,负泊松比结构填充吸能盒的综合吸能量与各冲击角度的耐撞性均得到大幅提升,优化效果显著。     

多工况碰撞载荷下点阵结构填充吸能盒设计策略研究EI北大核心CSCD

由于点阵结构优异的比吸能特性,其在新能源汽车被动安全方面具有广阔的应用前景。本文中以点阵结构填充吸能盒为研究对象,分别建立了具有不同点阵结构内芯的汽车吸能盒有限元模型,对比分析了不同填充吸能盒与传统吸能盒在多角度斜向碰撞工况下的耐撞性能,阐明点阵结构与吸能盒本体之间的相互作用机理及内芯选择依据。在此基础上,进一步考虑本体诱导槽对多工况变形模式的影响,开展了基于改进本体结构的点阵结构填充式汽车吸能盒抗撞性多目标优化设计。结果表明:具有正六边形点阵结构填充的汽车吸能盒具有稳定且优异的吸能性,基于改进诱导槽的点阵结构填充式吸能盒优化方案相对于原始吸能盒结构减质量32.05%,在保证最大冲击力小于阈值的前提下,其各项综合性能指标均得到显著提升。     

为提高低速碰撞性能的轿车保险杠吸能盒结构优化

建立了吸能盒低速碰撞性能的评价模型,提出了一种集成有限元模拟和序列响应面法的优化方法.为保证优化过程的收敛,采用信赖域模型管理策略来调整设计空间.与传统的基于梯度的优化方法相比,该方法计算量小,结果准确.最后给出了某轿车后保险杠吸能盒结构优化实例,验证了该方法的可靠性.     

面向行人下肢保护的蜂窝铝吸能结构优化

建立了行人小腿与某乘用车前端结构的碰撞有限元模型,而仿真分析发现行人腿部损伤指标在保险杠正中心Y_0处的胫骨加速度峰值和靠近吸能盒Y_(390)处的胫骨加速度峰值与膝部弯曲角峰值均超过了安全阈值。为改善汽车行人下肢保护性能,根据该车前端吸能空间设计了6种不同蜂窝胞元边长、5种不同蜂窝胞元厚度的蜂窝铝吸能结构,通过分析30组蜂窝铝吸能结构在Y_0处所对应的行人腿部综合伤害指标和比吸能的变化趋势,确定了对行人腿部保护性能较好的蜂窝铝胞元边长为14 mm。然后以吸能盒位置Y_(390)处行人腿部综合伤害指标最小为优化目标,运用软件Hyperstudy和LS-DYNA集成优化的方法以蜂窝铝吸能结构前盖板与蜂窝芯的厚度为变量进行优化。优化后靠近吸能盒Y_(390)处和保险杠正中心Y_0处的行人腿部3项伤害指标均大幅降低,且满足法规安全阈值要求,优化后的蜂窝铝吸能结构有效地改善了该车的行人下肢保护性能。     

薄壁结构在汽车吸能盒中的应用与展望

汽车安全性能是消费者购车时的关键考量因素。其中汽车的耐撞性能尤为关键,其核心部件吸能盒可以通过变形和压溃等机制吸收冲击能量,从而更大限度地保护乘客安全。为优化薄壁结构吸能盒性能,提高车辆耐撞防护性,分析了薄壁结构吸能盒的性能评价指标及其结构类型,揭示其变形吸能特征,最后提出对未来薄壁吸能盒发展的策略和建议,旨在为汽车安全领域的研究和实践提供思路。     

基于零部件试验的保险杠系统轻量化研究

从变形模式、能量吸收和截面力传递等方面将零部件碰撞结果同整车碰撞结果建立关联,从而建立了保险杠-吸能盒零部件碰撞仿真模型并进行了试验,由此提出了一种通过零部件试验评价保险杠-吸能盒在整车碰撞中的性能特性的方法。运用该零部件碰撞模型进行了保险杠-吸能盒轻量化设计。优化结果表明,在减轻质量的同时保证了优化前、后整车碰撞特性基本一致,节省了大量计算时间。     

考虑损伤下的汽车吸能盒轴向压缩特性研究

用有限元软件ABAQUS对钢质、铝合金质吸能盒的吸能特性进行对比研究，采用不同的损伤模型模拟材料的变形行为，比较了两种吸能盒轴向压缩距离、变形模式、评价指标的变化特性。结果表明，数值模拟下吸能盒的轴向压缩距离和变形模式与试验结果吻合。在冲击速度为10 m/s的低速碰撞下，铝合金质吸能盒吸收的能量与钢质吸能盒相比减少了6%；钢质吸能盒的吸能效率为35.5 kJ/mm，比铝合金质吸能盒高。铝合金质吸能盒相较于钢质吸能盒在压缩过程中形成了明显的折叠褶皱，边缘处材料失效，单元被移除。吸能盒的评价指标中铝合金质吸能盒的比吸能 （SEA）、峰值碰撞力 （PCF） 均比钢质吸能盒更优，钢质吸能盒的吸能量 （EA）、平均碰撞力 （MCF） 比铝合金质吸能盒更优。铝合金相比钢更适合作为中低速碰撞时车用吸能盒的材料。     

某车型吸能盒碰撞中非常规变形问题研究

以某车型在低速碰撞中吸能盒非正常变形问题解决为例,首先对仿真分析与试验结果进行相关性分析,获得能够真实复现试验中问题的仿真模型,然后在此模型基础上进行试验问题原因分析及吸能盒结构优化,最终制定问题解决方案,并通过理论验证方案有效性。最后通过实车低速碰撞试验验证,确保该车型低速碰撞性能满足公司性能设计目标要求。     

预溃拉伸吸能结构的构建、分析与优化

本文中基于对拉伸吸能方案优越性的分析,创新性地提出了一种能有效提升碰撞吸能性能的预溃拉伸吸能结构。首先通过吸能盒的压缩试验和标准拉伸样件的拉伸试验,表明了拉伸吸能具有更高比吸能的优点。随后构建了一种利用吸能杆拉伸吸能的预溃拉伸结构,通过有限元碰撞仿真分析其碰撞形变和吸能特性,并对其板厚参数进行优化。结果表明:新型结构充分发挥了材料拉伸吸能原理的优势,其比吸能比传统结构高40%,碰撞安全性能明显提升。     

薄壁梁碰撞仿真中时间步长问题的研究

车辆碰撞中对碰撞能量吸收起重要作用的典型截面的薄壁梁进行了碰撞性能的有限元仿真.并与试验结果进行了比较,验证了模型的准确性。然后用此有限元模型对碰撞仿真中时间步长问题进行了研究,有效提高了计算效率。     

碰撞分析中的有限元应用

交通事故的发生有时不可避免,为了将损失降到最低对车辆碰撞特性进行分析十分重要。整个车身是由薄壁结构组成的,因此在碰撞事故发生时,车身是主要的吸能部件。文章针对碰撞事故,对碰撞特性及车身的吸能情况,以及在碰撞分析中经常使用到的一些有限元分析软件进行了分析,指出多刚体动力学分析软件（MADYMO）是乘员约束系统整合及优化设计的首选工程软件,通过对大型结构的动态有限元分析,提高了研究效率。     

基于微型车吸能结构改进的约束系统最优化分析

针对缩短微型车前纵梁长度的结构改进,采用MADYMO动力学分析软件对微型车目标碰撞加速度曲线、驾驶员约束系统和损伤指标进行了分析研究。以改进结构后的碰撞加速度曲线为基础进行了约束系统的参数分析,包括安全带安装位置、安全带刚度、卷收器特性、座椅刚度和转向盘的位置等,利用MADYM IZER对所选参数进行了最优化分析。研究结果表明:约束系统分析可以有效地辅助吸能结构改进,且在改进吸能结构碰撞加速度曲线后通过调整约束系统参数实现对驾驶员的良好保护。     

基于试验设计与PSI决策相结合的白车身前端结构轻量化设计

为提高白车身轻量化设计效率,提出了一种试验设计与PSI决策相结合的轻量化设计策略。首先对白车身基本静-动态性能和正撞安全性能进行有限元分析,并通过车辆正撞试验验证有限元模型的准确性。然后采用贡献度分析对白车身前端结构进行设计变量筛选。接着通过试验设计获得白车身前端结构轻量化备选解。最后采用PSI法对众多备选解进行多目标决策,获得最佳轻量化方案。结果表明,轻量化设计后,白车身前端结构质量减轻4.43 kg,轻量化率达7.23%,同时白车身性能均满足设计基线要求。     

汽车吸能转向机构与驾驶员碰撞的仿真与试验

利用非线性有限元方法建立了可收缩吸能转向机构与驾驶员所组成碰撞系统的仿真模型，深入讨论了碰撞仿真模型初始条件与边界条件的处理方法、材料非线性本构关系的选择、接触对摩擦系数的确定。并按照GB11557规定的要求，对人体模块有限元模型进行了验证。分析计算了吸能转向机构与人体模块碰撞时上下套管间的收缩位移和作用在转向柱上的碰撞力，并通过相应的碰撞台架试验验证了仿真结果的正确性。     

新型点阵夹层防撞梁与负泊松比吸能盒复合总成开发与吸能性能

为高效解决车身结构抗撞性和轻量化同步实现的难题，以乘用车前防撞梁与吸能盒为例，将点阵夹层结构与负泊松比结构用于其设计，并考察新型复合总成的吸能性能。以传统高强钢方案作为对标基准，获取待开发总成的性能设计依据。基于高强钢总成40%重合率碰撞试验，完成有限元模型的精度验证，进而获得全宽碰撞的结构响应特征及吸能参考数值，用于指导新型总成的开发。通过数值模拟算例，分析新型复合总成对冲击输入能量的适应性及吸能量对负泊松比吸能盒壁厚的敏感性，从而提出增加吸能盒封板与防撞梁支撑的改进方案。改进后的点阵夹层防撞梁具有更佳的承载刚度与载荷传递能力，总成变形模式愈加合理；改进前、改进方案1与改进方案2的总成吸能量分别占输入总能量的11.5%、68.2%与92.76%，高于高强钢方案的64.09%；改进方案2较高强钢方案减重32.9%。复合前防撞总成的台车试验与仿真结果对比显示：输入能量、碰撞初速度、总成吸能量、平均压溃量、平均碰撞力与回弹速度等指标的偏差绝对值均小于5%。结果表明：采用点阵夹层结构与负泊松比结构后，新型复合总成的吸能性能与轻量化水平均优于高强钢方案，2类结构适合于车辆承载与吸能结构，复合总成的设计方法与开发流程适用于相关新型结构的开发。     

乘用车正面碰撞性能优化仿真研究

本文以某车型为例,利用Pam-Crash这一专业碰撞分析软件进行了正面碰撞仿真优化研究,提出了正面碰撞的评价指标,分别从纵梁能量吸收、B柱加速度、防火墙侵入量等方面着手,研究优化方案,仿真结果表明,改进方案有效提升了正面碰撞性能。     

高速公路护栏结构防撞特性的计算机仿真研究

针对高速公路的波形防护栏,在材料总重量保持不变的情况下,研究不同结构形式下撞击特性,通过计算机对撞击过程的进行动态仿真,对小型乘用车与波形护栏的撞击轨迹和能量吸收进行了分析,结果显示出2半波与4半波防护栏在撞击能量的吸收方面存在较大差异,其结论对防护栏的制造和设计提供依据.