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。     

考虑冲压工艺的前纵梁前端结构碰撞模型的标定EI北大核心CSCD

采用自主开发的SuperSection软件建立了前纵梁前端结构的简化模型,并通过碰撞力标定模型确定薄壁梁的最优断面形状。以最大峰值碰撞力和平均碰撞力与对标值的残差最小为目标,以吸能和冲压工艺要求为约束,以断面节点坐标和薄板厚度为设计变量建立标定模型,采用遗传算法求解该标定模型。数值算例表明:随着迭代的进行,断面形状逐渐被改进,碰撞力曲线趋近于对标曲线,碰撞中吸收的能量增加且满足冲压工艺要求。     

车身结构件轴向压溃性能的截面优化

针对车身被动安全设计中前纵梁耐撞性能开发,建立了描述轴向压溃性能的关键截面参数以及优化模型,研究了截面几何参数与前纵梁最大碰撞力和吸能量之间的关系,并将轻量化作为设计目标。为了提高优化结果的鲁棒性,在自主开发的优化求解器中集成了罚函数法并结合遗传算法,通过对LS-DYNA求解器的调用,实现了针对梁截面几何特征的参数化设计及优化,提高了耐撞性能。     

碳纤维复合材料导流罩轻量化设计技术研究

为满足商用车轻量化发展需求，从材料轻量化角度出发，将某款商用车驾驶室的玻璃钢顶导流罩替换为碳纤维环氧树脂基复合材料（CFRP）顶导流罩，实现了降重30%的目标，同时性能指标达成，甚至优于原玻璃钢顶导流罩；基于3D-Hashin复合材料失效准则和Cohesive分层失效准则，建立了CFRP基本力学性能仿真模型，并通过与试验结果进行对比，验证了模型的有效性与材料参数准确性；通过优化碳纤维复合材料层合板的铺层角度设计，建立顶导流罩有限元模型，将两种材料的约束模态和刚度进行对比分析，结果表明：与原玻璃钢顶导流罩相比，碳纤维复合材料（CFRP）顶导流罩在显著降重的基础上，约束模态和平均刚度均有所提升，且满足强度性能指标。