考虑材料变形路径及应变率的车身前端吸能结构优化

为了研究不同厚度及强度的高强度钢板对车辆正面碰撞性能的影响,以车身前端主要吸能结构的比吸能最大化为目标,构件的材料和厚度为设计变量,并考虑材料的变形路径和应变率效应,通过试验设计、近似模型与自适应响应面法相结合进行优化,得到了高强度钢板最优的匹配方案.优化后降低了车辆加速度和制动踏板侵入量等乘员伤害指标,提高了车体结构的耐撞性.本研究同时验证了基于自适应响应面法进行优化的可行性.     

Multidisciplinary Optimal Design for Ultra-high-strength Steel Side Impact Bar

采用超高强度钢22MnB5材料替代微型车驾驶员侧车门防撞杆的原有材料.将车门防撞杆的截面尺寸作为设计变量,防撞杆的质量最小作为优化目标,以车门下沉工况的最大变形和残余变形、侧碰代替工况中不同位移下的耐撞力作为约束.采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,使用逐步回归多项式响应面方法构建车门系统下沉刚度以及侧碰安全性多学科系统的近似模型.比较逐步回归多项式响应面近似模型的预测结果与有限元模型的计算结果,可知逐步回归多项式响应面近似模型对样本点的拟合精度较高.利用可行方向法对近似模型进行优化,在车门系统的下沉刚度及侧碰性能得到一定提高的同时,得到防撞杆减重34.7％的效果,并且与原有模型进行分析比较,各项评价指标均有提高.     

基于离位状态儿童乘员防护的安全气囊优化（英文）

提出了一种离位状态(OOP)儿童安全气囊参数优化策略。根据美国机动车工程师学会的SAE J1980-2008法规,建立了典型的3岁和6岁离位儿童乘员多刚体MADYMO-有限元仿真模型。以乘员综合损伤评价指标(Pcomb)为目标函数,安全气囊参数为设计变量,采用最小二及乘优化设计和概率分析软件LS-OPT对选取的变量进行优化,选用空间填充试验设计采取样本点,采用混合自适应模拟退火算法对响应面模型进行优化使Pcomb最小。对比了双级和单级气体发生器气囊在低速和高速对假人损伤的影响。结果表明:综合损伤指标基本满足US-NCAP法规的要求;在54 km/h正面碰撞时,双级气囊对假人的保护作用明显优于单级气囊。     

约束系统匹配对车-车斜角碰撞中驾驶员损伤影响

在汽车斜角碰撞过程中,前部车体会发生严重变形从而危害乘员安全,而约束系统的有效匹配可有效降低乘员的损伤。基于不同斜角度碰撞下车-车碰撞相容性的研究,建立了30°斜角碰撞下被撞车辆的多刚体-有限元模型及约束系统模型。同时选取安全带预紧时间、气囊起爆时间、气囊质量流率缩放系数、安全带刚度系数、气囊织物泄气系数、安全带初始松弛量及气囊体积缩放系数为研究变量,通过拉丁超立方试验设计方法,以加权损伤指标WIC为目标函数,建立了二阶响应面近似模型,对约束系统参数进行最优设计。研究结果表明,优化后的加权损伤指标WIC值比优化前减小了8.33%,驾驶员安全性获得提高。     

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。     

S形梁碰撞多参数优化设计

提出了一种新的碰撞优化方法,即将试验设计(DOE)、有限元分析(FEA)、响应面法(RSM)和遗传算法(GA)结合起来,对S形薄壁梁多结构参数进行抗撞性优化设计.通过提取实际车架上使用的S梁特征参数,建立了S梁的碰撞模型.运用方差分析(ANOVA),选取那些对S梁吸能特性影响显著的因素作为主要设计变量,采用显式非线性有限元软件PAM-CRASH进行碰撞模拟.根据有限元分析结果并结合响应面理论,建立了S梁的总吸能和最大冲击载荷的响应面模型.采用遗传算法进行优化求解,得到了S梁的最优设计参数.优化后的S梁在碰撞中的总吸能能力大大提高.     

基于ADAMS和响应面法的汽车悬架阻尼优化与试验

基于响应面法和ADAMS/Car虚拟样机模型,在不改变悬架刚度前提下,根据不同的行驶条件对前、后悬架阻尼参数进行了优化匹配.设计了前、后悬架可调阻尼减振器并进行台架性能测试.将可调阻尼减振器装车进行随机路面平顺性试验的结果表明,采用优化后悬架阻尼参数的整车行驶平顺性得到改善,验证了响应面法和阻尼优化匹配方案的有效性.     

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。     

材料参数对车身吸能元件抗撞性影响的数值分析

基于数值分析方法研究了材料参数对车身薄壁吸能构件抗撞性的影响.以材料参数为变量,选取多个离散的设计点,用显式有限元分析,求得这些点的比吸能;采用响应面法建立了表示比吸能随材料参数而变化的曲面,和高次多项式拟合时的相对误差曲线.最后给出了有限元分析得到的构件轴对称叠缩变形图,与试验结果吻合很好,表明响应面法与显式有限元技术相结合的方法可行有效.     

基于响应面法的沥青路面大修结构优化研究

为了提高沥青路面结构大修的经济性能,以沥青路面大修结构厚度、模量为设计参数,路面结构疲劳损坏的弯沉和最大拉应力作为约束条件,同时引入车辙指标,建立了基于响应面法的路面大修结构全寿命周期费用优化模型。该模型根据Plackett-Burman筛选原理进行实验组合设计,借助二阶响应面模型拟合计算结果,得到在寿命周期下费用最低时的大修结构组合,并检验了响应面的拟合精度。