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。     

拼焊板保险杠横梁耐撞性的离散优化设计

为实现汽车设计的耐撞性和轻量化,将高强度钢拼焊板(TWB)结构运用到保险杠横梁,结合多目标离散优化方法,进行优化设计。运用Hypermesh软件,建立了原保险杠模型和拼焊板保险杠模型,并用LS-DYNA软件进行验证。横梁内、外板均由厚度不同的5块高强度钢板焊接而成。以提高保险杠横梁的吸能量,控制质量增加为优化目标,进行横梁三点静压仿真试验,对板材的材料和厚度参数进行迭代优化。结果表明:优化后的拼焊板保险杠横梁吸能量提高81.66%,质量只增加8.96%;从而满足了耐撞性和轻量化的要求,并具有更好的变形模式和碰撞载荷特性。     

铝合金防撞梁结构优化的应用

<正>本文根据长城汽车某车型防撞梁结构,优化设计出一种薄壁、中空带加强筋的铝合金保险杠总成,与原车型防撞梁碰撞性能进行对比。近年来,各大主机厂为了满足越来越严格的法规要求,都在进行轻量化研究,通过结构设计、新工艺、新材料实现轻量化。而新材料、新工艺应用必然会带来结构改变,三者相互依赖。目前国内铝合金保险杠刚刚起步,一般横梁为铝     

薄壁直梁碰撞性能仿真和参数影响分析

为研究材料及其厚度和结构圆角对汽车主要吸能结构前纵梁的碰撞性能的影响,建立了模拟前纵梁的薄壁直梁有限元模型,对其进行了正面碰撞仿真,并分析了材料与结构参数对薄壁直梁碰撞吸能的影响。结果表明,在相同的压溃距离下,直梁吸能与材料强度呈指数小于1的幂指数的增长关系;与厚度呈现指数大于1的幂指数的增长关系;单位质量下壁梁圆角部分的吸能是平面部分的3倍左右。     

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。     

汽车前保险杠横梁结构改进与优化

以某型保险杠横梁结构为研究对象,基于显示有限元法,再现了保险杠横梁正面低速碰撞变形过程。针对横梁结构抗弯性能不足等问题,提出了横梁截面形状改进方案,并进行模拟试验验证,选取了最优改进结果。试验结果表明：改进方案可以有效降低保险杠横梁侵入位移,改良保险杠横梁碰撞特性。     

扭转梁悬架碳纤维复合材料横梁结构优化

鉴于碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强的特点,本文中将某乘用车扭转梁悬架原钢质横梁用碳纤维复合材料替代,并进行结构优化设计。首先,通过碳纤维增强复合材料层合板力学性能试验获得材料力学参数,建立悬架扭转梁有限元模型,并对扭转梁中的碳纤维复合材料横梁截面进行改进设计。在此基础上,综合考虑横梁质量、刚度和工艺约束,对CFRP横梁进行铺层厚度、角度和铺层顺序的多层次优化。优化后,在满足各项性能指标的情况下,碳纤维增强复合材料横梁比原钢质横梁轻量79.34%,取得显著的轻量化效果。     

某轿车保险杠横梁结构抗撞性优化

针对某轿车在进行车速为56 km/h的正面40％偏置碰撞试验中,前保险杠横梁断裂、乘员舱侵入过大问题,主要从抗弯性能和材料等方面对前保险杠横梁提出改进方案,并利用有限元仿真方法对保险杠横梁改进方案进行仿真计算.试制改进方案样件进行了车速为56 km/h的正面40％偏置碰撞试验,试验结果表明,改进方案解决了原保险杠横梁断...     

车身碰撞损伤诊断 汽车车身修复基础知识讲座(22)

(接上期)2.侧面碰撞承载式车身侧面抵抗碰撞的能力相对薄弱。为此,车身前、后下部横梁,一般比较坚固,形状平直,不会设计吸能区。前、后保险杠骨架,采用了高强度钢材料或铝合金材料,有足够的强度。这样,当车辆受到侧向撞击时,以便将碰撞力通过横     

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。     

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。     

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％...     

高强度铝合金型材防撞梁碰撞性能研究

铝合金挤压型材已经广泛应用于汽车结构件,同时使用手段也越来越精细化、科学化。以典型的铝合金挤压型材防撞梁总成为研究对象,以仿真模拟优化设计为先导,研究了不同性能的横梁和吸能盒匹配下,各防撞梁总成在汽车修理研究学会（Research Committee of Automobile Repairs, RCAR）低速碰撞和C-NCAP法规高速碰撞条件下的综合性能;并基于新开发的380 MPa级高强度6XXX系铝型材的力学性能优势,所制备的防撞梁总成在台车碰撞试验验证中性能表现更优,即在高速碰撞工况下,采用更高强度铝型材横梁能够降低外界对车身的冲击、减小最大侵入量,有利于车内乘员的安全保护。     

高强度保险杠横梁结构形式对轿车耐撞性的影响

介绍了一款新型口断面结构的轿车保险杠横梁,并利用LS-DYNA软件针对不同强度、厚度及断面结构的保险杠横梁进行低速碰撞(RCAR)仿真分析。结果表明在应用超高强度钢时,新型口断面结构横梁具有更好的耐撞性能,同时具有轻量化效果。     

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。     

轿车保险杠横梁的碰撞安全性研究

文章通过对国产某轿车保险杠横梁的正面碰撞仿真计算,对保险杠结构进行了修改,对比了前后两种结构保险杠的性能,为保险杠的设计开发提供参考,对深入研究汽车正面碰撞具有一定的参考价值。     

挤压镁合金汽车仪表板横梁骨架的设计与分析

为实现汽车轻量化,对钢制仪表板横梁骨架总成进行了镁合金替代设计。依据制造工艺将镁合金仪表板横梁骨架按挤压件和冲压件分别设计,并确定了镁合金材料及连接工艺;建立镁合金仪表板横梁骨架总成的有限元模型,进行模态对比分析和碰撞侵入量分析;建立仪表板横梁管材的弯曲仿真模型,模拟管坯的弯曲成形。结果表明镁合金替代设计满足仪表板横梁的轻量化、整体模态、碰撞安全以及可制造性的要求。     

基于拉丁超立方抽样的薄壁梁抗弯性能研究

为提高车身侧碰安全性,利用三点弯曲试验方法对薄壁梁的抗弯性能进行研究。采用拉丁超立方设计方法对薄壁梁结构的壁厚及其上面板宽度进行了25组方案设计,并使用LS-DYNA对各方案进行有限元分析,得到相应的试验值和设计目标函数值。以加载力峰值、平均加载力和比吸能值作为优化设计目标,运用Isight建立了其与薄壁梁参数之间的克里金(Kriging)近似模型,并应用NSGA-Ⅱ优化算法对近似模型进行寻优,得到了优化的薄壁梁参数,薄壁梁的抗弯性能显著提高。     

改款车前保险杠支架断裂问题的研究

通过对失效件进行断口、材料、焊接质量、固有频率、疲劳强度等分析,得出某改款车前保险杠支架断裂问题,是由前保险杠总成质量增加导致前保险杠支架的结构强度不足而造成的。为提高前保险杠支架的强度,利用更改结构、增加厚度、更换材料等措施组合成多种加强方案,并采用有限元分析方法从中选出了最优方案,使其所受应力有所降低,疲劳寿命大幅提高。整车道路可靠性试验结果表明,改进方案可以有效解决该改款车的前保险杠支架断裂问题。