基于近似模型的微型客车碰撞指标预测精度研究

用近似模型来代替真实模型可以减少大量的计算时间,保证优化过程的可行性,但需要保证近似模型的精度满足要求。近似模型精度越高,优化的结果可靠性也就越高。基于微型客车正面40%重叠可变形壁障碰撞有限元模型,选取车身前部对碰撞性能影响较大的10个板料厚度作为变量,把B柱下端加速度、总质量、仪表板管梁处侵入量、前围板转向柱孔处侵入量及下前围板离合器踏板处侵入量作为响应值。利用拉丁超立方试验设计方法选取70个样本点,建立了设计变量与响应的近似模型,比较了响应面、径向基神经网络、Kriging、正交多项式4种近似模型响应的误差散点图、平均相对误差和决定系数。结果表明:响应面近似模型和径向基神经网络近似模型在B柱下端加速度峰值、前围板转向柱孔处及下前围板离合器踏板处侵入量的预测精度未在可接受范围内;正交多项式近似模型质量响应精度较高,但其余各响应的精度并不能满足要求,且3种近似模型预测精度受响应量与变量的线性关系的影响明显;而Kriging近似模型各响应的预测精度均满足要求,受线性关系影响较小,故选择Kriging近似模型代替原模型。最后用粒子群算法对Kriging近似模型进行优化,结果表明:Kriging近似模型预测结果与有限元结果拟合精度高,其优化结果达到预期目标。     

基于Kriging模型的汽车前部结构的耐撞性优化

以汽车前部结构丰要板件的厚度为变量,采用拉丁超立方试验设计生成100个汽车正面碰撞有限元仿真模型的样本数据并进行计算,对计算结果应用Kriging模拟法构建了前部结构的质量、B柱加速度最大值和最大吸能的近似模型.以B柱加速度最大值为目标,以前部结构的质量、各板件厚度和最大吸能为约束,利用模拟退火算法进行全局优化,最终得到一组前部板件厚度的最优组合,使B柱加速度最人值达到最小.Kriging 模型的计算精度和效率满足耐撞性上程设计的要求.     

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。     

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。     

改进响应面法在汽车正面碰撞被动安全性优化中的应用

通过对汽车正面碰撞有限元分析,显示存在加速度过大,前门框及前围板变形量过大等缺陷,需要进一步优化。为了提高整车碰撞性能,选取了对碰撞结果影响较大的8个零部件,分别以其厚度为设计变量,以右侧B柱加速度峰值为优化目标,应用拉丁超立方试验方法,选取17个样本点,应用改进相应面方法求出精度较好的二次代理模型,从而求出各部件的最佳厚度值。优化前后结果对比显示,右侧B柱加速度降低了约22.8%,前门框变形减小了约33.7%,前围板入侵量约降低了28.2%,均达到了预期目的,优化后更利于乘员安全。     

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。     

泡沫铝填充门槛横梁改善汽车侧碰安全性研究

汽车发生侧面碰撞时,主要通过车门结构件、门槛横梁、底板、B柱等结构件进行能量传递或自身的变形来吸收碰撞能。合理的侧面结构和新材料应用,是提高汽车侧碰安全的有效途径。基于泡沫铝材料在静压和冲击状态下的特性研究,将泡沫铝复合结构优化后填充到门槛横梁中,在不同速度下进行有限元模型碰撞仿真分析,对优化后车身与原车的侵入量和加速度峰值进行对比,研究泡沫铝复合结构在不同速度碰撞下改善汽车抵抗碰撞的效果。结果显示,泡沫铝复合结构在3种速度碰撞中均达到了较好的减少侵入量和降低加速度峰值的效果。     

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。     

车辆正面碰撞中乘员舱结构耐撞性研究

从安全角度考虑乘员舱是乘客的生命舱。利用HperWorks软件建立乘员舱正面碰撞仿真模型,依据乘员舱内部三维空间压缩量、左侧门框变形量、B柱加速度三个指标,分析乘员舱在正面碰撞中的耐撞性能。结果表明:在正面碰撞中,乘员舱在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向最大压缩量分别是233.66mm、49.67mm和222.61mm,三维空间压缩量在允许范围内,但在X轴、Y轴方向仍有优化空间。从左侧门框变形量、B柱加速度变化曲线分析,乘员舱的耐撞性能也符合C-NCAP的要求。     

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。     

基于Hypermesh的整车正碰分析

文章构建车辆的有限元模型,进行正面100%刚性壁障碰撞的模拟仿真,来分析车辆结构的潜在缺陷和合理性,主要内容为:(1)介绍整车中各个铰链以及加速度传感器的建立,对整车各个结构部件进行了连接设置,对整车的接触设置进行了说明,对材料的设置、刚性墙的建立以及控制卡片的导入进行说明。(2)利用Hypermesh和LS-DYNA对模型进行计算,利用HyperView查看输出结果。(3)根据仿真计算的数据,对模型的合理性进行评价分析,发现前围板入侵量和B柱右侧加速度的指标偏大,影响了汽车的安全性能。     

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.     

某微型汽车侧面碰撞安全性能优化

针对某微型汽车在侧面碰撞时B柱和车门变形较大、假人伤害严重、在C-NCAP侧面碰撞时得分较低问题,建立了该微型汽车侧面碰撞仿真模型,对其侧面车身结构进行优化,并进行了有限元模拟计算。优化前、后的侧面碰撞仿真结果对比表明,优化后车门侵入量明显减小,假人伤害值降低,侧面碰撞得分提高,车辆的侧面碰撞安全性显著提高。     

基于序列Kriging-GA的薄板件定位点优化方法

为降低车身薄板焊接装夹时的重力以及夹具定位点偏差对柔性薄板件定位精度的影响,提高薄板定位方案的稳健性,基于有限元分析方法对薄板件第一基准面的定位点布置进行了优化。为了建立能反映薄板定位精度对定位点偏差敏感度的定位方案评价指标,引入影响系数法,建立了定位点偏差对薄板件定位精度的影响系数矩阵。基于影响系数平方矩阵的迹,并考虑重力对薄板定位精度的影响建立了多目标优化模型。采用Kriging代理模型构造出优化模型的目标函数,为了解决代理模型预测精度较差的问题,提出了基于序列Kriging-GA的薄板件定位点优化方法,将最优点选点准则和期望改善准则融合使用,反复在兴趣域增加样本点,更新代理模型,提高了代理模型的预测精度并保证了算法的全局搜索能力。结果表明：序列Kriging模型在兴趣域的预测误差可低至1%,具有很高的预测精度;与采用遗传算法相比,所提出的方法能减少75%仿真次数,显著提高设计效率;在不同定位点偏差组合下,零件各关键点位移量的均值与方差都显著减小,定位精度对定位点偏差的敏感度降低,优化后的定位方案具有较高的稳健性。     

基于动载试验的变截面桥梁静载试验结果预测方法研究

为了解决既有桥梁荷载试验成本高、对交通影响大以及容易对桥梁结构造成损伤等诸多问题,提出基于廉价安全的动载试验数据,利用响应面方法对既有桥梁的实际刚度进行智能分析预测,从而达到高精度预测既有桥梁静载试验结果的目的。为实现上述目标,选取典型连续变截面刚构桥作为研究对象,尝试将桥梁主梁变截面参数化,对桥梁关键设计参数进行敏感性分析,并且建立Kriging响应面模型,实现对有限元模型的高精度修正。研究结果表明:基于Kriging模型的有限元模型修正方法能够利用桥梁动载测试结果对初始设计参数进行修正,并进一步预测静载试验结果;该方法成本低廉,对交通影响小且安全性高,这将节省大量的桥梁静载试验费用,同时能够对桥梁的静力行为进行全方面有效的分析和预测。研究结果可为既有桥梁工程的管养维护决策提供新的思路。     

轿车B柱的优化及对侧面碰撞安全性的影响

应用计算机仿真技术对国产某小型轿车的侧面碰撞吸能部件B柱进行了碰撞仿真,并对其进行了有限元结构优化计算分析与研究。由改进前后的整车侧面碰撞仿真计算结果对比表明,部件的碰撞仿真设计是确保设计车辆具有良好碰撞性能的一种重要的方法和手段,应用有限元法进行结构优化设计是一种有效的方法。     

DY100A摩托车脚踏支架结构强度分析及改进措施

针对DYIOOA摩托车脚踏支架发生断裂现象,用Pro／E三维造型软件和Patran前后处理软件建立了DY100A脚踏左支架实体模型和有限元网格模型,并Nastran软件对其进行了结构强度和刚度有限元分析,对应力较大的危险部位进行了结构改进,使危险部位应力值有了明显下降,达到了提高设计强度的目的,后经整车装配进行道路强试验及市场验证,解决了DY100A摩托车脚踏左支架断裂故障。     

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。     

微型客车白车身碰撞特性的试验研究

为研究某微型客车的正面碰撞性能，验证通过“逆向工程法”所建立的白车身正面碰撞仿真模型，进行了白车身的正面碰撞试验。详细叙述了试验的准备、试验方法和结果。所得到的白车身加速度以及冲击力时间历程曲线等试验数据可以用来验证白车身有限元碰撞模型。     

金属带式无级变速传动系统的振动模态

本文建立了速比i=2.0、i=0.5两种工况下的金属带式无级变速传动系统的实体和有限元模型，针对其复杂的结构，提出了节点－节点离散杆单元模型，简化并建立了系统的结构动态模型。运用灵敏度 Lanczos迭代法求解系统的振动模态。在车辆传动实验台上采集了运行过程中传动系统的加速响应信号。在此基础上运用环境激励的模态分析方法识别了系统的固有特性参数，并与理论计算值进行了比较。结果证明本文提出模型的正确合理性。该研究所用的方法及计算的结果有助于提高无级变速器传动系统的运行平稳性，为降低系统在运行过程中产生的噪声提供理论参考。