仙人掌仿生结构的耐撞性研究

车辆碰撞时冲击产生的能量主要通过自身的吸能盒、前保险杠、门槛梁和底盘梁进行消散,为提高车辆的安全性,需设计具有良好能量吸收特性的金属管件。文中采用具有良好力学性能的巨型仙人掌进行仿生设计,通过有限元模拟分析具有不同折角数的金属仿生薄壁管的耐撞性,并与方管进行对比。结果表明,金属仿生薄壁管的吸能特性优于方管,最大高出46.1%,且随着金属仿生薄壁管折角数量的增加,耐撞性呈现先增加后下降的趋势;在质量相等的条件下,各金属仿生薄壁管的峰值力PCF近似相等;六角仿生薄壁管具有出色的综合耐撞性,可用于车辆的吸能部件。     

汽车结构耐撞性设计与优化研究综述

汽车的碰撞安全问题是汽车行业一直重点关注的问题之一,开展汽车结构的耐撞性设计已成为提升车辆碰撞安全性的重要手段。文章对国内外汽车结构耐撞性设计与优化的研究成果进行回顾与总结,鉴于碰撞过程的强非线性与众多设计准则相互耦合等特性,重点对近似多目标耐撞性优化方法及其应用进行综述,并分析存在的问题和进一步深入研究的方向。     

基于子结构拓扑优化的大客车耐撞性改进

提出了一种基于子结构拓扑优化的大客车车身骨架耐撞性改进设计方法。首先通过测试和仿真进行某承载式大客车耐撞性评价,分析车身结构变形的症结;提取前端驾驶区骨架为子结构,以其碰撞吸能量相同为等效条件,进行子结构耐撞性分析与改进;接着为控制子结构的局部失稳变形,以吸能盒碰撞力峰值为载荷条件,进行子结构空间区域拓扑优化,完成8组改进方案的对比分析,选取质量最轻的达标方案进行台车实验验证;最后将该方案导入整车结构中进行耐撞性改进验证。结果表明:整车的耐撞性得到有效提高。     

薄壁结构在汽车吸能盒中的应用与展望

汽车安全性能是消费者购车时的关键考量因素。其中汽车的耐撞性能尤为关键,其核心部件吸能盒可以通过变形和压溃等机制吸收冲击能量,从而更大限度地保护乘客安全。为优化薄壁结构吸能盒性能,提高车辆耐撞防护性,分析了薄壁结构吸能盒的性能评价指标及其结构类型,揭示其变形吸能特征,最后提出对未来薄壁吸能盒发展的策略和建议,旨在为汽车安全领域的研究和实践提供思路。     

客车正面碰撞车身结构耐撞性分析与改进

以一款12 m承载式公路客车为研究对象,进行实车30 km/h碰撞测试和整车CAE模型验证,并对车辆结构的耐撞性进行分析,提出前部结构改进方案,结构耐撞性有明显的提升。     

基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截面,并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。结果表明,优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时,显著减轻前端质量。     

汽车侧面碰撞法规的研究与分析

汽车侧面碰撞侧向撞击的安全法规是改善车辆碰撞安全性的关键,致力于提升车辆在侧向撞击情况下的耐撞性,从而降低潜在的人员伤亡风险。从我国首个侧撞规范的颁布开始,追溯至当前更为严格的2018版C-NCAP规程的实施,深入分析了车辆侧撞安全测试标准的发展趋势和实施情况。持续提升的趋势为车身侧面结构的吸能和传力设计带来了新的挑战,对车辆侧撞安全性能的提升产生了深远而积极的影响。该研究旨在为理解侧撞安全法规的演进和对车辆结构的设计提供全面的视角,以期为未来车辆安全性能的提升提供有益的参考和指导。     

汽车侧面碰撞的CAE仿真分析

汽车被动安全开发,需要进行大量的整车碰撞和SRS验证,周期较长,过程复杂。随着GB、C-NCAP等评价要求的提高,往往需要投入高昂的开发费用,而进行汽车碰撞安全的CAE仿真计算,并进行结构优化模拟,逐步成为研究汽车耐撞性的必然选择。本文对汽车侧碰进行建模,根据仿真结果对基础车型进行评价,并通过结构优化提升车体结构耐撞性,为后续开发提供参考。     

客车前部结构碰撞仿真试验及安全性评价

以客车作为车辆结构安全性能研究的目标车辆,HYPERMESH软件计算的数值结果作为车身研究的基础数据,通过客车前部每个关键吸能部件在碰撞过程中的变形情况来分析客车前部结构耐撞性。其次通过对比客车前部吸能部件变形情况,进一步分析客车结构刚度是否达到最佳的设计和匹配。     

基于Kriging模型的车身耐撞性优化设计

采用最优拉丁方法进行试验设计,基于Kriging模型建立汽车耐撞性评价指标的替代模型,然后利用替代模型建立耐撞性优化的数学模型并进行耐撞性优化。结果表明,基于Kriging的替代模型的拟合精度较高,采用该模型进行的优化可提高汽车的耐撞性。     

独立桩防撞垫耐撞性拓扑优化设计

目前对独立桩(电线杆、树等路面固定物)专有的保护装置的研究还较少,现有设计一般只单方面考虑失控车辆或被撞击物的安全性。针对现有独立桩保护装置安全性不足的问题,设计了一种满足TB级(60 km/h)的保护独立桩的防撞垫。首先根据《公路护栏安全性能评价标准》(JTG B05-01—2013),并考虑城市道路行驶条件,选择1.5 t小客车作为碰撞车型,依次建立车辆-防撞垫正碰、斜碰和偏碰3种工况下的拓扑优化有限元模型;然后运用基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,对防撞垫进行耐撞性拓扑优化分析,获取了较为规则、合理的独立桩防撞垫的拓扑构型。利用正交试验设计方法对保护独立桩防撞垫进行优化设计,确定保护独立桩防撞垫的结构尺寸参数的最优组合。最后,对最优参数组合的防撞垫进行有限元仿真验证分析。结果表明,车辆撞击优化后的防撞垫,3种工况下的车辆质心加速度均小于20g,满足防撞垫安全性能评价标准要求;安装了防撞垫的独立桩受到的撞击力仅为没有安装防撞垫的独立桩受到的撞击力的1/3,能够大大降低独立桩断裂的风险。优化后的独立桩防撞垫结构尺寸较小,便于安装和使用,对于保护事故黑点、重要场景中的独立桩,保障乘员安全具有实用价值。     

基于轴向耐撞效能薄壁管材料轻量化设计

为使汽车节能减排,材料轻量化是其基本方法之一.车身前纵梁截面形状通常是矩形和六边形薄壁管,文章基于BCE单元研究了基于等轴向耐撞效能的矩形和六边形截面薄壁管材料替代轻量化设计分析方法,给出了用高强度钢替代低碳钢的结构轻量化设计实例,并对其碰撞特性进行了有限元计算模拟,验证了理论分析结果.指出以BCE单元模型为基础的材料替代轻量化设计方法对矩形和六边形截面薄壁管是行之有效的.     

汽车车身耐撞性和碰撞相容性研究

车身耐撞性和碰撞相容性体现的是汽车的基本安全因素指标,通过对现有汽车碰撞实验所体现出的耐撞性、相容性和吸能性优化建模仿真,提高车内自身安全装置和提升小质量汽车刚度、降低大质量汽车刚度,以达到提高汽车整体安全系数的效果。     

汽车前部保险杠的耐撞性及结构优化方法

根据目前国产车保险杠耐撞性现状,结合江苏丹阳市车船装饰件有限公司的保险杠耐撞性项目,在LS-DYNA中对摆锤撞击保险杠进行了仿真分析。通过对保险杠的壁厚及其中部的两弧半径进行结构优化,提高了保险杠的耐撞能力,为日后保险杠的设计与开发提供了有价值的参考。     

考虑稳健性的汽车结构耐撞性优化设计

本文中基于C-NCAP中40%重叠度的偏置碰撞工况对某轿车进行结构耐撞性优化。为提高输出响应的预测精度,使用基于粒子群算法优化的支持向量回归模型来拟合设计变量与输出响应之间的关系,并利用非支配排序多目标遗传算法Ⅱ获得该优化问题的Pareto前沿。在确定性优化的基础上,并考虑产品性能在不确定因素影响下的波动,对其进行稳健性优化设计。最后,对优化结果进行有限元仿真验证。结果表明:优化后,结构质量减轻,耐撞性能明显提升,同时保障了稳定的产品性能。     

吸导结构耐撞性的主从关联拓扑优化

传统的抗撞结构只需满足安全性指标要求,虽然它既要求碰撞最大加速度小,又要求结构最大变形量小,但可行域有交集。随着国家标准的完善,新增对刚度有极高要求的导向性指标,使同时满足安全性与导向性要求的可行域为空集,现有方法不能解决此问题。本文中提出一种吸能导向抗撞结构的主从关联耐撞性拓扑优化方法。首先,针对安全性指标,建立安全从属模型。然后,根据安全从属模型的传力路径,引入导向刚度补偿装置,将其与安全从属模型结合而建立了主模型并通过拓扑优化获取其拓扑构型。最后,利用实例验证了所提出方法的适用性,结果表明,车辆在25%重叠率碰撞中导向性优越,且在100%正面碰撞中吸能效果良好,为抗撞结构的优化设计提供了一种新方法。     

基于SORA方法的汽车耐撞性优化

通过分析序列优化与可靠性评估方法(SORA)的单循环优化策略,建立了对轿车耐撞性的SORA优化流程。构造了正面40%重叠可变形壁障碰撞响应的近似模型,应用SORA方法,将可靠性分析和确定性优化分开依次进行,从而保证计算精度的同时提高了计算效率。优化结果验证表明SORA方法有效,优化后该轿车的耐撞性和轻量化指标都达到预期目标。     

轻型校车A柱正面耐撞性仿真分析及优化

针对某轻型校车正面碰撞过程中前门变形超标的问题,通过使用Hypermesh和LS-DYNA软件进行整车建模和仿真,分析发现原车前端存在力传递路径不合理的问题,并据此对车身进行结构优化。结果验证显示,优化后校车A柱后移量明显减少,证明该方法可有效地提高轻型校车的耐撞性,对于同类车型的A柱耐撞性设计有较强的工程意义。     

新颖变截面多胞薄壁结构的耐撞性研究

为进一步提高多胞薄壁结构在轴向载荷条件下的耐撞性能,提出了一种新颖的变截面多胞薄壁结构,该结构通过将传统均匀多胞结构内胞壁旋转一定的角度而形成,使得同一截面上的各胞元呈现非均匀特性。结合试验与数值有限元分析方法,以最大峰值力和比吸能为耐撞性评价指标,开展不同截面旋转轴位置、旋转角度和薄壁厚度等参数下的变截面多胞与均匀多胞结构的耐撞性对比研究。此外,为进一步探索变截面多胞结构的最优耐撞性,结合Kriging近似模型技术与多目标粒子群方法对变截面多胞结构进行了耐撞性寻优,获得了该结构的Pareto前沿与在不同设计要求下的最优参数匹配。研究结果表明:旋转轴位置、旋转角度和薄壁厚度对变截面多胞薄壁结构的比吸能有显著影响,但旋转轴位置和旋转角度对最大峰值力的影响较小,变截面多胞薄壁结构的比吸能较传统均匀多胞结构提高了约8%;当碰撞最大峰值力限定在180kN范围内时,该结构的最优设计参数壁厚t与旋转角度θ分别为1.52mm和1.85°。     

微型客车正面耐撞性的结构优化研究

微型客车因其成本低廉,安全配置低,吸能空间有限,对车身结构的安全性设计有较高的要求.本文对某款成熟车型进行了正面碰撞仿真分析,并与试验结果进行对标,针对原车在车身安全设计方面的缺点,对该车的纵梁结构进行优化,对截面形状、加强板结构、诱导槽等进行改进设计,设置合理的前部刚度.优化后,车身最大加速度降低了38.5％,平均加速度降低了5.3％,结构耐撞性得到明显提高,纵梁加强板减重1.18 kg,并且碰撞相容性也得到了优化.结果表明,在乘员空间和约束系统不变的前提下,新结构使整车耐撞性有较明显的提高,乘员伤害值有明显降低.