面向行人下肢保护的汽车前端结构刚度优化设计

为改善汽车的行人下肢保护性能,提出了一种基于多刚体动力学模型的汽车前端结构刚度设计方法。依据下腿型对保险杠的碰撞试验和汽车前端结构的有限元模型,仿真获得腿部碰撞区域的刚度参数和汽车前端的几何位置参数,在Maydymo中建立了该模型。利用全局响应法(GRSM)进行优化求解。以下肢胫骨加速度、膝部弯曲角度和膝部剪切位移这3个伤害指标归一化后的均方估计(MSE)为优化目标,以保险杠和副保险杠的屈服力和最大变形量为4个设计变量。结果表明:目标函数降低了73.9%,胫骨加速度下降了50.3%,膝部弯曲角下降了48.9%。这说明:对汽车前端结构刚度的优化可以有效提升其行人下肢保护性能。     

基于行人腿部伤害指标的保险杠参数分析

分别建立了行人腿部和用于计算行人碰撞的车辆有限元模型。采用正交设计方法,研究了吸能泡沫Z向偏置、副保险杠X向位置、副保险杠厚度和副保险杠强度等参数对行人腿部伤害的影响。结果表明,4个参数对胫骨最大加速度与膝盖最大弯曲角影响的重要程度一致,但影响趋势相反。     

序列二次规划法在行人小腿保护的保险杠系统优化中的应用

建立汽车保险杠系统的多体模型,确定了影响行人腿部伤害的保险杠系统主要设计参数。建立相应的有限元模型,并采用LS-DYNA软件进行仿真分析。根据正交试验法得到的数据拟合出胫骨加速度、膝盖弯曲角度和剪切位移3个行人小腿伤害指标的目标函数,然后利用序列二次规划法依次对它们进行优化,最后得到了一组最优参数的保险杠系统设计,满足了法规要求,降低了行人腿部伤害值。     

乘用车与行人碰撞腿部保护设计要素研究

在MADYMO中建立了汽车前端结构的多体简化模型.利用Modefrontier进行了参数灵敏度分析以及不同工况下的优化设计.分析了汽车前端结构参数对行人腿部碰撞性能影响的规律性,并在吸能块和副保险杠支撑系统方面.总结出一些通用的有利于行人腿部保护的乘用车前部结构设计方法和改善建议.对某款车型的腿部保护设计进行了改进,改进后其腿部保护性能有了大幅提高.     

基于行人保护的SUV车型前端造型设计研究

分别对SUV车型行人头部、腿部碰撞区域造型特点进行分析,提出发动机罩、通风盖板、翼子板、发动机罩前缘、前保险杠、散热器格栅的造型控制策略.同时提出前保险杠造型支撑区域概念,并利用MADYMO分析模型,在前保险杠前端零部件刚度一定的条件下,找出其最佳位置关系.结果表明,优化后的SUV车型前端造型可有效控制伤害值,有利于提高行人保护性能.     

基于行人保护的SUV前保险杠防撞系统优化

为减小SUV车型在人车碰撞中对行人小腿的伤害,文章对SUV车型前保险杠造型进行了优化。分析了上支撑与下支撑布置和材料对小腿碰撞伤害值的影响,结果表明,当前保险杠上支撑安装位置处于小腿上部质心以下时,上支撑与小腿上部质心距离及上支撑材料对胫骨加速度值影响较大,上支撑与下支撑距离与下支撑材料对剪切位移影响较大。采用优化后的前保险杠防撞系统有效地控制了行人小腿伤害值,有利于该车型行人保护性能的提升,为以后SUV车型行人保护前保险杠防撞系统设计提供一些参考。     

基于EuroNCAP V6．2行人保护小腿碰撞优化

为减小人车碰撞时对行人小腿的伤害,文章基于某车型E-NCAP星级性能提升,采用虚拟仿真与试验测试有效结合的方法,对失分点碰撞过程和失分原因进行分析,确定降低低速吸能盒刚度的优化方向。通过对该车型的优化,有效减轻了行人小腿伤害。优化后,胫骨加速度降低55．40％,膝部弯曲角度降低69．5％,膝部剪切位移降低3％,提升了该车型行人保护性能,为后续设计提供了参考。     

基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构优化

在开发某车型时,参考2018版中国新车评价规程(C-NCAP)中柔性小腿(Flex-PLI)碰撞规则,运用计算机辅助工程(CAE)技术,对其前端保险杠结构进行优化。基于前端碰撞模型的简化模型,分析了前保险杠结构布置尺寸与碰撞伤害指标的相关关系,确定了优化方案,并通过CAE仿真分析验证了该优化方案的可行性。以上研究为改进行人保护柔性腿型碰撞的车辆前保险杠结构设计提供了参考。     

基于汽车前端刚度分析的降低小腿加速度快速设计方法

现行法规用行人小腿模块碰撞试验方法来评估汽车的行人腿部保护性能,对汽车前端结构的设计提出了新的要求.本文中提出了一种基于刚度的控制策略,以辅助工程师快速确定导致小腿加速度峰值超标的原因.通过前端结构不同位置、尺寸和刚度参数的组合,进行了24个有限元碰撞模拟,分析了前端结构各设计参数对其综合刚度以至加速度峰值的影响.最后给出该策略在某实际车型的应用实例.     

行人碰撞腿部保护研究

本文从生物力学角度综合分析了行人与车辆碰撞过程中其腿部的伤害机理,并根据EEVC行人碰撞保护试验法规建立了腿部撞击器的有限元模型.利用该数值模型,本文针对某国产轿车进行了行人腿部保护的相关研究,并提出了相应的结构改进方案.计算结果表明,通过对保险杠的结构改进可以有效地减轻车辆对行人腿部的伤害,具有较高的可行性.     

泡沫与塑料静态压溃分析及在行人小腿碰撞中验证

研究了行人保护小腿碰撞时,车辆前端材料的吸能性能。先对3种不同密度的泡沫和1种塑料,进行静态压溃性能试验。在此基础上,选择吸能较好的30 g/dm3的泡沫和这种塑料,在某款运动型多功能车(SUV)车上,测量了行人保护小腿碰撞试验中样件的吸能性能。结果表明:静态压溃试验中,该种塑料的整体性能优于泡沫,塑料试验的峰值载荷、平均载荷、总吸能为泡沫试验的4倍以上,塑料试验的质量比吸能也高于泡沫的。因此,在相同吸能空间条件下,采用塑料作为车辆前端吸能材料,能够降低行人小腿胫骨加速度及膝部弯曲角,因而,有利于改善行人小腿碰撞安全性。     

有利于行人头保护的风挡玻璃下横梁结构优化设计与试验验证

基于某车型的风挡玻璃下横梁结构,针对提高行人头保护性能进行了优化设计.结果表明,优化后的风挡玻璃下横梁可以提供更大的变形吸能空间,降低加速度峰值和HIC值,提高行人保护性能,为车型行人保护性能评价和开发改进提供借鉴.     

集成式行人下肢保护结构设计与优化

行人下肢是人车碰撞事故中最容易受到伤害的部位,ECE法规、NCAP评价规程等均采用行人下肢碰撞模块Flex-PLI撞击车辆保险杠的方法进行车辆的行人下肢保护性能评价。文章介绍了行人下肢损伤机理、Flex-PLI碰撞模块的结构特点以及NCAP评价方法,建立概念模型,分析了车辆前端结构参数对于FlexPLI伤害值的影响,并根据结构参数敏感性提出了行人下肢保护的设计要点。在此基础上,基于上汽某车型实现了一种减重、降本的集成式行人下肢保护结构,经济效益增加明显。     

基于行人保护法规的前保险杠设计

为优化汽车行人保护缓冲吸能装置设计,确保汽车能够通过行人保护碰撞,文章分析了欧盟的行人碰撞保护技术指令2003/102/EC中对轿车前保险杠试验区域的划分,对外观造型中影响行人保护的正面、两侧及下部的造型进行了分析并给出合理建议,在实践的基础上提出了前保险杠中部及下部的缓冲吸能结构的优化设计方案,指出发泡后的聚丙烯具有高冲击能吸收能力等优点,目前被广泛应用于中部缓冲结构.文章为汽车能顺利通过2003/102/EC,提供了详细的设计参考.     

保险杠的发展及应用

吸能保险杠系统在汽车低速碰撞中起着至关重要的作用。文中列举了现今汽车吸能保险杠的类型,分别说明了各类型保险杠的结构、工作原理、对汽车和行人的保护作用及在汽车上的应用状况,探讨了未来保险杠的发展方向。     

仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的耐撞性能研究

为提高汽车吸能盒结构耐撞性,受毛竹微观结构启发,提出3种不同的仿生双菱形肋边多胞薄壁结构。建立仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的有限元模型,通过有限元仿真对比研究仿生双菱形肋边多胞薄壁结构与传统八边形多胞薄壁结构的耐撞性。分析双菱形肋边布置方式、内层壁厚等因素对新型薄壁结构吸能特性和变形模式的影响。结果表明,与传统八边形多胞薄壁结构相比,仿生双菱形肋边多胞薄壁结构的吸能特性有了明显的提升;双菱形肋边布置方式和内外层壁厚对结构吸能特性均有一定影响;随着内层壁厚的增加,结构最大峰值力减小,但总能量吸收和比吸能减少,载荷平稳度降低。仿生双菱形肋边多胞薄壁结构能有效降低乘员在汽车正面碰撞中所受的伤害,可应用到新能源汽车吸能盒的设计开发中。     

某车型前横梁吸能板优化设计

随着汽车对行人的碰撞保护国家标准的出台,行人保护安全的研究与应用越来越受到汽车厂商的重视。文章以《欧盟行人保护法规》（Regulation（EC）No78/2009）为基础,运用CAE技术,考虑到行人保护小腿碰撞伤害值要求及制造工艺要求,对某乘用车的前横梁吸能板结构进行优化。试验结果表明,采用优化后的吸能板结构有效地降低了小腿伤害值,有利于该车型行人保护性能的提升,为以后类似设计提供参考。     

面向行人综合保护的汽车前部结构参数优化

针对行人头部和下肢的综合保护,建立了行人汽车碰撞的多刚体模型.选取保险杠、发动机罩和风窗玻璃等的诸多几何参数作为设计变量,以行人头部和下肢损伤指标最小为优化目标,采用基于Pareto最优的多目标遗传算法对汽车的前部结构参数进行了优化.结果表明,发动机罩与水平面的夹角对头部损伤影响最大,保险杠离地高度对下肢损伤影响明显,优化得到的3组结构参数对行人综合保护有较好的效果.     

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.     

某越野车的行人保护头部性能优化

对某越野车行人保护头部性能进行优化改进。首先,根据试验结果对标仿真模型,使得冲击点位置、数目与试验一致,并且使得头部HIC(Head Injury Criterion,头部伤害指标)仿真误差控制在±10%以内;其次,从结构、空间等方面对该车型的头部性能得分进行全面分析;最后,考虑改款车型在造型及空间布置方面的限制,优化工作从结构入手,对发动机罩盖结构进行优化。优化后,头部得分从4.32分提高到7.66分,考虑腿部目标分解得到2.5分,行人保护性能总得分率为68%,满足2018版C-NCAP行人保护五星分项目标要求。