碳纳米聚氨酯泡沫结构及其改善B柱吸能特性研究EI北大核心CSCD

鉴于碳纳米管高强度和高刚度的特点,制备了一种碳纳米聚氨酯泡沫复合材料,采用试验与仿真相结合的方法探讨碳纳米聚氨酯泡沫及其填充薄壁管复合结构的压溃机理、吸能特性和应用效果。通过准静态压缩试验获得不同碳纳米含量泡沫材料的载荷-位移曲线,并对比其承载和吸能能力,确定添加碳纳米管的最佳质量比;对薄壁管和泡沫填充薄壁管的吸能特性进行试验和仿真,验证泡沫填充结构有限元模型的有效性;最后将碳纳米聚氨酯泡沫填充于某轿车B柱来验证吸能效果。结果表明,填充该材料后的B柱最大侵入量和侵入速度均有明显降低,在满足轻量化的前提下,具有良好的吸能特性。     

泡沫铝复合结构改善汽车侧撞安全的仿真研究

泡沫铝结构的轻量化与高比吸能的特点,使其成为潜力巨大的汽车吸能材料。本文中探索泡沫铝复合结构在汽车侧面碰撞过程中吸收碰撞能与降低加速度的机理与贡献。首先建立泡沫铝结构的CAE模型,并通过试验获取材料参数,为仿真提供基础数据,接着进行多目标优化,最后以某汽车门槛横梁加装泡沫铝结构来验证其吸能效果。结果表明,优化后的设计方案明显降低了加速度,减小了侵入量,满足了车身轻量化与高吸能的设计要求。     

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。     

基于平台翻滚的微型客车耐撞性研究

建立某微型客车平台翻滚试验有限元仿真模型,通过对运动姿态、运动参数和部件变形进行对标分析,验证有限元模型的可靠性。根据车辆变形、受力和吸能等试验与仿真结果,确定两根顶盖横梁和左右A柱内板为目标车型在翻滚碰撞过程的关键结构。从车身结构耐撞特性与吸能特性出发,综合考虑生存空间侵入与结构能量吸收的评价指标,利用Opt LHD试验设计、KRG近似模型构建、NAGA-Ⅱ多目标寻优和比例系数取优等方法完成关键结构的优化。优化后关键结构总质量减轻24.78%,结构总吸能减少18.81%,关键构件的平均比吸能提升11.89%。     

基于碰撞性能的某全铝电动汽车结构优化设计

文章建立了整车有限元模型,按照国标要求模拟了正面100%重叠碰撞,并开展了实车碰撞试验;从B柱加速度-时间历程曲线、前端吸能结构的变形模式和乘员舱侵入量等方面,详细对比了仿真与试验结果,验证了整车仿真分析模型具有较高的可靠性和准确度,精度可达到98%以上。最后,利用验证后的有限元模型对车身的前端结构进行了多目标优化分析,将整车碰撞加速度由初始值53 g降低为48 g。     

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。     

车身泡沫填充铝合金波纹夹芯板结构性能分析与优化

针对汽车轻量化和碰撞安全性需求,制备一种泡沫填充铝合金波纹夹芯板复合结构。通过试验和仿真分析,探讨了该夹芯板的压缩、弯曲和抗冲击特性,采用正交试验分析了夹芯板面板和波纹芯板的厚度对其结构抗冲击性的影响,获得板材厚度组合方案。采用变密度法,对夹芯板填充泡沫的分布进行拓扑优化,在保证冲击特性的前提下尽量减小填充泡沫的体积。最后将优化后的夹芯板结构应用于某汽车前车门外板,评价其性能。结果表明,前车门外板采用夹芯板结构后最大侵入量和侵入速度均有不同程度的降低,满足了提升车身轻量化和安全性的设计要求。     

管内填充对提高客车侧翻强度的研究

对客车骨架的矩形钢管内未填充及填充3种不同材料的方案进行仿真与测试,对填充性能良好的客车进行侧翻仿真和实车试验。结果证明,管内填充材料的方法可提高客车上部结构强度,增加车身结构吸能性。     

儿童安全座椅中填充吸能泡沫对头部的保护效果分析

采用Pam-Crash仿真软件,在已验证的6岁儿童乘员有限元模型上,施加ECE R129法规中规定的减速度曲线,以模拟汽车在侧面碰撞事故中后排儿童乘员的头部损伤情况。通过头部质心合加速度、头部性能指标(HPC)、脑组织Von Mises应力、颅内压、剪切应力和泡沫与头部之间的接触力等评价指标,研究侧面碰撞时安全座椅侧翼结构中头枕部位填充吸能泡沫对儿童乘员头部的保护效果。结果表明:安全座椅中填充泡沫可有效降低侧面碰撞对头部的损伤,且填充PU泡沫的保护效果要优于EPS泡沫。     

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％.     

管梁缓冲吸能元件特性试验研究

阐述了管梁缓冲吸能元件用作汽车变形吸能元件的优点,并对管梁缓冲吸能元件碰撞吸能特性进行了比较详细的试验研究。试验结果表明:管梁缓冲吸能元件的吸能曲线比较平稳,可以作为汽车碰撞吸能部件的一种选择;通过改善结构和材料特性可提高管梁缓冲吸能元件的吸能效果;通过"比吸能"概念提出了结构的吸能能力与重量之间的比例关系,为汽车轻量化设计提供了思路。     

管梁元件冲击吸能特性实验研究

阐述了管梁元件用作汽车碰撞变形吸能元件的优点,并对管梁元件冲击吸能特性进行了比较详细的实验研究。试验结果表明:复合结构管的吸能效果最优,曲线比较平稳,可以作为汽车碰撞吸能部件的一种选择;通过改善结构和材料特性可提高管梁元件的吸能效果;通过"比吸能"概念提出了结构的吸能能力与重量之间的比例关系,为汽车轻量化设计提供了思路。     

基于台架试验与模拟的轿车B柱耐撞性与轻量化研究

为高效地研究B柱总成的重要特性,利用经过验证的整车碰撞仿真模型,验证了基于台架试验条件的B柱有限元仿真模型的正确性,提出了应用该模型在综合考虑耐撞性与轻量化基础上,进行轿车B柱设计方案优化选择的方法。将此方法应用于新车型开发,结果表明不仅B柱本身结构质量减轻了18%以上,而且整车在相关侧面碰撞试验中,取得了优良的成绩。     

活性炭填充乘用车座椅泡沫对气味VOC影响的研究

乘用车座椅是车内表面积最大的零部件,是车内空气异味与VOC的主要来源之一。将改性后的活性炭加入到聚氨酯泡沫反应体系中,得到1种能持续吸收聚氨酯泡沫中残留的小分子异味物质的材料。研究了不同粒径的改性活性炭在异氰酸酯溶液中的分散性,找到了活性炭填充的最佳粒径范围。在保证聚氨酯泡沫力学强度的基础上,填充的活性炭起到良好地吸收车内异味及VOC的作用。     

基于正交试验法的防撞梁耐撞性研究

针对国内某轿车前保险杠的吸能特性,本文采用正交试验法选定横梁外板的材料、厚度、结构为影响因素,利用Hypermesh有限元软件建立该保险杠的正面碰撞有限元模型,并基于Ls-Dyna求解器对保险杠横梁的最大位移及缓冲吸能装置的吸能特性进行了数值仿真。仿真结果表明:采用铝合金材料,厚度为2.5mm的辊压成形结构防撞梁在10km/h的低速正面碰撞工况下,碰撞后的安全距离最大,吸能特性最好。     

分层多胞方管多角度载荷下结构耐撞性分析

交通事故中汽车薄壁管结构具有重要吸能作用。通过仿真分析刚性墙多角度压溃下分层多胞方管和普通多胞方管的吸能特性发现，0°、10°加载情况下，普通多胞薄壁方管的吸能特性更优；20°、30°加载情况下，普通金属多胞薄壁方管较易发生全局弯曲导致吸能力明显下降，分层多胞薄壁方管可在一定程度避免发生全局弯曲，大角度加载情况下分层多胞方管的吸能特性更优。     

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。     

一种内嵌CFRP的汽车铝合金前纵梁吸能特性研究

提出一种内嵌碳纤维复合材料(CFRP)的汽车铝合金前纵梁结构,研究了内嵌CFRP对铝合金前纵梁吸能特性的影响。通过仿真验证内嵌CFRP可改善铝合金前纵梁吸能特性,并制备前纵梁试样进行轴向冲击试验,分析铝合金前纵梁压溃过程和吸能特性,并研究了斜向冲击下前纵梁吸能特性。结果表明:在轴向冲击下,内嵌CFRP可显著改善汽车铝合金前纵梁的吸能特性,比吸能和碰撞力效率最大分别提高32%和35%,加强CFRP层合板横向支撑和增加CFRP层合板厚度可提高前纵梁的比吸能;在斜向冲击下,提供良好横向支撑的CFRP内嵌方式可有效改善铝合金前纵梁压溃形式,与单一铝合金前纵梁相比,明显提升了斜向冲击的吸能效果。     

基于碰撞安全性的铝合金吸能盒轻量优化

本文中以一种匹配碳纤维复合材料保险杠防撞梁的吸能盒为研究对象,通过试验设计优化,获得吸能盒最佳锥角和溃缩孔的直径及其排列;然后采用拉丁超立方抽样和基于Kriging代理模型加点策略的多目标粒子群优化算法对吸能盒厚度进行多目标优化。优化后不仅吸能盒吸能量大幅提升,且吸能盒质量明显下降。刚性壁100%重叠率正面碰撞和25%重叠度偏置柱撞试验的结果表明,吸能盒具有良好的吸能特性,碰撞变形模式合理。最后,对保险杠防撞梁和吸能盒样件进行了低速碰撞台车试验,验证了吸能盒碰撞位移量的仿真结果,误差较小。