防撞垫用吸能桶结构研究

吸能桶是防撞垫研发的技术核心,其结构形式与设置方式直接影响防撞垫的防护性能。本文通过对吸能桶结构研究,确定了一种合理、可靠的防撞垫吸能桶型式和设置技术。结果表明:对于吸能桶来说,不同形式的加强肋板对其结构刚度影响较大。通过对不同加强肋结构吸能桶研究,得出带加劲环肋的镂空八边形吸能桶结构吸能效果较好;为实现逐级吸能、平稳吸能及持续吸能,防撞垫的吸能桶吸能效果应前弱后强,碰撞时可依次压缩。     

车门防撞梁选型策略研究

为提高汽车侧面碰撞的耐撞性,以车门防撞梁为研究对象,基于三点弯曲试验搭建有限元模型,对比4种防撞梁的仿真结果。综合考虑质量、材料、结构以及成本因素,分析各防撞梁的吸能特性和抗弯能力,为今后车门防撞梁的选型提供可借鉴的方法。研究结果表明:同种材料的防撞梁,随着厚度的增加,性能越好;热成型钢与冷成型超高强钢性能差距不大,但成本相对较高; W型防撞梁的抗弯性能优于管状防撞梁。     

新型防撞垫安全性能仿真与试验

为降低公路交通分流处车辆碰撞护栏端部事故的严重性,结合对防撞垫缓冲吸能原理的分析,设计出一种新型防撞垫结构,通过有限元仿真模拟和实车碰撞试验进行防撞垫安全性能分析与评价。结果表明:设计的防撞垫结构能够防护1.5t的小客车以60km/h速度正面碰撞,碰撞后车辆安全停止,停车位置满足导向驶出框要求,防撞垫的变形形态符合设计预想的缓冲吸能机理,乘员碰撞速度、乘员碰撞后加速度以及假人测试结果均满足乘员风险指标要求,试验结果和仿真结果具有较好的一致性,部分量化指标的误差在10%以内。研究结果为设计人员提供了一种可供选择的防撞垫结构,应用后必将提高公路交通分流处的安全防护水平。     

铝合金汽车前防撞梁焊接过程的数值仿真与顺序优化

基于非线性弹塑性有限元方法,对6061-T6铝合金薄壁结构的汽车前防撞梁双脉冲MIG焊接过程温度场和应力应变场进行模拟分析。为提高模拟精度,采用双椭球热源模型描述移动的MIG焊接热源,并运用生死单元技术模拟焊丝的填充过程。结果表明,防撞梁焊后残余应力主要集中在吸能盒和横梁的焊缝附近,其最大值为273MPa,焊接变形主要表现为横梁两端吸能盒间距增加约2.05mm。通过4种不同焊接顺序下防撞梁焊后残余应力分布和变形的对比分析,发现先依次焊接两个吸能盒沿防撞梁长度方向的焊缝,再焊接另一反向其余焊缝的焊接顺序效果最优,该方案在满足装配要求的情况下可有效降低残余应力。     

试验与仿真相结合对防撞垫进行评价

首先对一款新设计的TS级可导向防撞垫进行正面碰撞仿真模拟,在仿真结果符合碰撞标准后,进行实车碰撞试验,通过试验数据来修正初始碰撞模型.利用修正后的碰撞模型来模拟防撞垫其他三种碰撞,通过试验与仿真综合评价的结果表明该款防撞垫能满足TS级防撞性能要求.     

碳纤维复合材料防撞梁轻量化设计

为某车型设计了碳纤维复合材料防撞梁,建立了其有限元分析模型,并用传统钢制防撞梁碰撞试验与仿真结果对比验证了模型准确性。然后采用全因子实验设计确定其横截面形状与铺层顺序的最优组合,最后应用NSGA-Ⅱ遗传算法对防撞梁结构铺层厚度进行了多目标优化。结果表明,在其碰撞性能提高的基础上,轻量效果达到将近65%,且优化后的防撞梁结构与吸能盒和前纵梁结构连接后,在高速碰撞过程中变形模式更合理。     

高速公路可导向防撞垫的应用研究

高速公路车型复杂、车速快,出入口三角区护栏端头经常受到车辆碰撞,极易发生人员伤亡事故,为减少此类人员伤亡事故的发生,同时为了推广应用防撞垫新技术,试验以庐山西海高速公路为依托工程设置了18个可导向防撞垫.自防撞垫应用至今,已有效防止了两起重大伤亡事故的发生.该文采用仿真法再现了事故过程,评估了防撞垫在事故发生过程中的能量吸收、材料再利用情况.应用及分析结果均表明:可导向防撞垫可有效避免伤亡事故的发生,且受到碰撞后部分材料仍然可以重复利用,应用效果良好.     

复合材料前防撞梁变截面多工况多目标优化设计

本文中综合考虑汽车低速碰撞中的角度和对中两种碰撞工况,结合碳纤维/环氧树脂材料的特点,提出了一种变截面复合材料前防撞梁设计方法。首先,通过低速碰撞两种工况中前防撞梁的仿真计算发现,在等厚度的情况下,为满足侵入量的条件,对中碰撞时所要求的厚度远远大于角度碰撞时的要求,因此,根据对中碰撞时前防撞梁的受力和约束条件,为其提出了中间厚两端薄,即变截面的设计方案。然后,以最小化吸能盒截面力和前防撞梁质量为目标,许用侵入量为约束,两种截面厚度和加厚区域长度为设计变量,基于采集的试验点构建吸能盒截面力和前防撞梁质量的Kriging代理模型,利用NSGA-Ⅱ算法对其进行多目标优化。最终的结果表明,在满足性能要求的基础上变截面设计使复合材料前防撞梁的质量分布更为合理,在不增加质量的条件下,角度和对中两种低速碰撞工况中耐撞性能都得到提高。     

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。     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

基于博弈论的一体化防撞梁多目标优化设计

为提高一体化集成设计防撞梁的碰撞安全性，将防撞梁耐撞性和轻量化的多目标优化模型转变为博弈模型并形成映射关系，以比吸能和质量作为博弈双方进行博弈，通过引入博弈距离和博弈力矩进行策略归属构建，并结合博弈效用函数将模型仿真转化为数值优化，通过对博弈效用函数进行纳什均衡分析得到最优解。结果表明，相比于初始设计，博弈设计的一体化防撞梁质量减轻了26.47%，比吸能增加了22.18%，所提出的算法相比于传统优化算法具有更好的稳定性和优化效果。     

TS级可导向防撞垫的研究开发

针对我国高速公路三角分流地带存在不合理设计的情况,提出了一种新型可导向防撞垫结构。利用计算机仿真技术及实车碰撞试验对该防撞垫进行了正碰、斜碰、偏碰、正向侧碰、反向侧碰5种不同类型碰撞,依据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01-2013)仿真结果及实车碰撞结果进行评价,评价结果均表明该防撞垫防护等级满足TS级标准要求。     

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。     

基于热冲压成型技术的汽车前防撞梁设计

为了达到车身轻量化的目的,文章以某款轿车基于热冲压成型技术的前防撞梁为例,模拟分析了该车型的前防撞梁在低速碰撞时的工况,通过计算和对比不同料厚下,前防撞梁对碰撞时所产生能量的吸收,为汽车的前防撞梁的设计提供依据.通过分析表明,在汽车设计时使用料厚为2.0 mm的热冲压防撞梁,不仅碰撞时所产生的能量吸收最大,而且是实现汽车轻量化的有效途径.该研究为前防撞设计开发提供了一定的理论依据,其研究结果对前防撞梁设计及结构优化均具有重要的实际意义.     

路侧安全设施设计——美国加州路侧安全实践的启示

3．3．4防撞垫防撞垫设置的目的就是防护路侧或出口三角带的护栏端头或者混凝土桥梁墩台等障碍物,减低事故车辆的事故严重性,并正确重新导向。依据其工作特性大致可分为两种类型,即压缩型和惯量传递型。压缩型通过防撞垫本身的变形或破碎吸收能量。比如RE- ACT350,ADIEM350,和Quardguard等专利产品。这种类型的防撞垫必需刚性支座来工作。惯量传递型,即通过将碰撞车的惯量传递给其它物质以消能,比如砂桶。这种类型的防撞垫不需刚性支座来工作。     

护栏端头事故分析与解决方案

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重性,通过事故形态分析,提出护栏端头碰撞条件与评价标准,并给出解决方案。结果表明,小型车碰撞护栏端头易造成乘员严重伤害,应采用小型车对护栏端头进行安全评价;卷板式护栏端头通过卷曲波形梁板吸收车辆动能,碰撞方向加速度为12.5 g,可有效防护小型车100 km/h正面碰撞;吸能箱式防撞垫通过结构变形吸收能量,小型车60 km/h正面碰撞加速度最大为10.7 g,侧面碰撞加速度最大为16.1 g。研究成果对护栏端头安全设计和标准完善有指导作用。     

平潭海峡公铁两用大桥元洪航道桥V形防撞梁设计

平潭海峡公铁两用大桥元洪航道桥为(132+196+532+196+132)m双塔钢桁混合梁斜拉桥。针对该桥防撞等级高、船撞力大、风流及波浪力大、防撞结构尺度大的特点,经比选,该桥最终采用钢套箱+V形防撞梁的组合式防撞体系。V形防撞梁的基本防撞机理为构造斜面削能、削力,为对其梁体刚度及张开角进行合理取值,采用有限元软件进行仿真分析,结果表明:梁体刚度对船舶和梁体的变形产生较大的影响;V形梁张开角取90°左右较为合适。根据分析结果,元洪航道桥V形防撞梁梁体采用了较船头略大的刚度,张开角取为90°。经计算,设置V形防撞梁后,该桥船舶撞击力峰值削减幅度达22.7%。     

汽车车门防撞梁开发综述

通过对国内外目前汽车车门防撞梁开发的比较分析,分别介绍了铝合金、CFRP/AL、超高强钢等3种材料的车门防撞梁的结构及其制造方法.针对国内普遍采用的感应淬火车门防撞梁,提出了对车门防撞梁的原材料、机械性能以及零部件试验要求.     

防撞垫及其在高速公路中的应用

本文介绍了防撞垫系统的原理、分类及其设计思想,根据我国高速公路交通安全设施的实际情况,阐述防撞垫系统在我国高速公路中的具体应用.     

防撞梁优化对汽车冷却气流的影响

为了提高发动机冷却效率,减小冷却阻力,对原始防撞梁、开口防撞梁和NACA翼型防撞梁分别在冷却模块和整车上对冷却气流的影响进行了研究。通过试验数据归纳出了冷却气流流量和冲压速度以及冷却风扇转速的关系,并采用数值模拟方法对不同形式防撞梁下的冷却模块进行了流场分析。结果显示,在抽吸效应下,防撞梁对冷却气流没有影响;在冲压效应和组合效应下,NACA翼型防撞梁能够增大冷却气流流量。与原始防撞梁和开口防撞梁相比,NACA翼型防撞梁后方产生的涡流强度和大小均有所降低,提高了散热器表面的速度均匀性。通过对冷却气流流场的优化,提高了散热器冷却效率,在保证足够的冷却需求的同时,可通过降低冷却气流流量来减小冷却气流阻力。