复合材料尾门结构的拓扑-参数一体化轻量化设计

以某新能源车型的尾门为研究对象,结合注塑长玻纤增强复合材料,提出了一种结构拓扑参数一体化轻量化设计方法,并为尾门性能仿真和优化设计分别建立了联合仿真和常规仿真模型,提高了仿真精度和优化效率。首先,基于常规仿真模型通过三步式结构概念设计优化并重新设计了复合材料尾门结构。然后,建立了用于后续多目标优化的联合仿真模型,并通过样件试制和性能试验进行了验证。最后,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对尾门的筋条厚度、关键位置厚度、截面尺寸进行了详细优化。优化后的复合材料尾门质量比原钢制尾门减小了27.2%,同时尾门扭转刚度、横向刚度、弯曲刚度及自由模态满足应用要求。

基于参数化建模的负泊松比微结构性能分析与优化

为提高分析微结构单胞结构参数对其力学性能影响的效率,提出一种基于ABAQUS二次开发的参数化建模方法。该文以双箭头负泊松比微结构为研究对象:基于ABAQUS二次开发设计参数化建模的图形用户界面(GUI),且采用3D打印方法制造样件开展准静态压缩试验,以验证上述参数化平台所建立有限元模型的准确性;基于此,建立峰值力和比吸能的响应面模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法,以峰值力最小、比吸能最大为目标,以θ_(1)、θ_(2)、T_(L)、T_(M)为设计变量,对微结构的冲击性能进行优化,获得最优的微结构拓扑参数。与优化前微结构的冲击性能进行对比分析,结果表明峰值力降低了14.36%,比吸能增加了33.72%。

基于中国乘员的汽车座椅乘坐姿态舒适性评价分级模型

为研究汽车座椅乘员姿态舒适性问题,针对影响乘员舒适性的矢状面姿态角度指标,文中提出了一种基于中国人群覆盖范围和博弈组合赋权的评价分级方法。首先,采用动作捕捉技术获取乘员各舒适姿态角度,得到角度覆盖的人群范围,从而计算各姿态角度指标得分;采用G1法和熵权法分别计算各指标的主客观权重,基于博弈组合赋权得到各指标的综合最优权重;最终,根据各指标得分及最优权重,按照加权平均方式得到汽车座椅整体姿态舒适性评分;制订5级分级标准获取汽车座椅乘坐姿态舒适性等级。通过被试乘坐汽车座椅的主观体验评分验证建立的分级模型的可行性,为国内智能座舱的座椅姿态调节模式优化设计提供指导和依据。

共享汽车驾驶员适宜H点和座椅参数实验研究

共享汽车具有车型统一、用户多变且使用频率高的特点,为提升共享汽车使用效率和驾乘体验,研发一种能根据驾驶员特征自动调节舒适坐姿的智能座椅意义重大。本文针对用户座椅调节存在的主观任意性导致的座椅舒适性问题,结合共享汽车智能座椅项目,以座椅H点前后位置、H点高低位置、坐垫角和靠背角4个变量为研究因子进行台架实验,分别研究5th、50th和95th百分位驾驶员的座椅舒适性受座椅参数的影响规律。首先,每个研究因子在参考车型范围内均匀选取3个实验水平,采用正交实验表对实验次数进行简化,确定正交实验须进行的组数并进行正交台架实验。实验人员对每组的座椅舒适性进行主观评价,同时通过压力测量仪和数显角度尺测量实验人员的体压分布信息和关节角度信息;其次,通过聚类分析确定了本文采用的以关节角度为客观参数的主客观舒适性评价体系,通过正交实验分析,得出了不同座椅参数对座椅舒适性的影响存在差异的结论,且随着驾驶员百分位的变化,对座椅舒适性造成影响的参数也在发生变化;最后,对正交实验所得数据进行修正拟合,构建了座椅适宜H点位置预测模型和靠背角度预测模型。

车辆开闭件耐久性能预测与优化分析

针对某汽车车门开闭过程中产生的疲劳失效问题,利用Hypermesh构建车门开闭有限元模型,再联合显式动力学求解器Ls⁃Dyna建立车门开闭非线性瞬态动力学模型,进而将非线性瞬态分析求解出来的包含应力⁃时间历程的d3plot文件导入nCode DesignLife中搭建疲劳分析模块,结合10万次车门开闭耐久试验对结果进行验证。结果表明,两者在损伤位置上以及损伤程度上一致性较好。最后采用多目标粒子群优化(Multi⁃Particle Swarm Optimization,MPSO)算法,以车门轻量化和最小损伤为目标对车门进行多目标优化设计,并依据工程实际选取最优解,使车门总成质量减小0.17 kg,车门损伤值减小约24.33%。优化结果表明,MPSO算法可以有效应用于车门的多目标优化设计,为后续车门的设计开发提供了一定思路。

面向新法规的的卡车驾驶室顶压性能提升

某重卡驾驶室在碰撞摸底试验中生存空间、顶部承载力均无法满足《商用车驾驶室乘员保护》(GB26512-2021)的要求。为了提高顶部承载力,增大乘员的头部生存空间,建立该驾驶室的侧压-顶压碰撞有限元分析(FEA)模型,并通过仿真与试验对标验证模型的有效性。根据车身框架结构能量传递和闭合腔体传力特点精准锁定A柱、后围、顶盖的薄弱部位并制定有效优化方案。结果表明:疏通A柱、顶盖和后围等关键传力路径,形成闭合腔体截面能有效提升顶部承压力,使驾驶室在满足生存空间的前提下,顶压承载力由70 kN提升至102 kN,承载性能提升了31.3%。该结构优化思路可为白车身结构设计开发提供理论指导。

塑料尾门耐惯性力分析及结构优化

根据GB 15086—2013的试验方法和技术要求,以塑料尾门为研究对象,建立有限元分析模型,进行了耐惯性力分析和结构优化。首先,基于塑料尾门的结构设计可行性,利用尾门结构耐惯性力仿真分析模型对塑料尾门的失效运动模式以及结构应力进行了预测和分析;其次,采用增加尾门内板载荷传力路径和局部料厚的结构优化方案,解决了塑料尾门在惯性载荷下的结构失效和开裂问题;最后,通过台架试验验证了塑料尾门优化方案的可靠性以及仿真分析模型的准确性。

基于径向基神经网络的尾门优化研究

某一新车尾门悬挂重达35 kg备胎,需满足下垂性能指标及轻量化需求,针对传统人工迭代优化周期长、难度大的问题,提出一种基于径向基神经网络(RBF)的尾门优化方法,首先将尾门结构参数和料厚定义为可优化设计变量,然后通过试验设计(DOE)生成不同设计变量与车门下垂性能对应关系的多组数据,再基于RBF建立结构参数和性能的非线性映射,最后基于Isight的遗传算法对尾门参数进行优化。结果表明,优化方案尾门满足下垂下坠性能,并且减重1.0 kg(3.7%)。该研究对尾门优化设计有较大的工程参考价值。

汽车天窗漏水原因分析与方案优化

为解决汽车天窗漏水问题,以底装式天窗结构为基础,研究了车身与车顶密封条之间漏水、车顶密封条与天窗玻璃之间漏水、水流翻过导水槽漏水3种天窗漏水模式,发现漏水原因与天窗密封条、天窗导水槽、天窗排水管、车身、装配等因素有关,结果表明,改善车顶密封条的形式、压缩载荷性能、与环境件之间的配合以及接头质量,改进导水槽的布置、结构与导水量,改进排水管的形式、布置、排水量,改善车身的翻边尺寸与表面质量,优化装配环境、手法与工装定位,可有效解决天窗漏水问题。

乘员坐姿舒适性评价指标权重的评估

为综合定量评估车辆乘员坐姿舒适性,从肩部舒适度、背部舒适度、腰部舒适度、臀部舒适度和大腿部舒适度对坐姿舒适性的影响出发,建立基于人体各部位对坐姿舒适性影响的评价指标体系。运用熵权法修正层次分析法(AHP)测定人体各部位对坐姿舒适性影响的权重,并开展实车试验进行验证。结果表明,该赋权方法可更精确地测定人体各部位对坐姿舒适性影响的权重。

2024版C-NCAP中SAB的设计研究

座椅侧气囊(SAB)可有效减缓侧面碰撞时乘员胸腹部受到挫伤的程度,2024版中国新车评价规程(C-NCAP)对于SAB开发要求更为严格。文章围绕2024版C-NCAP的变化点、规则性能提升要求等,采用仿真分析的方法分析了气袋袋型、折叠方式对SAB性能的影响,对优化后SAB进行零部件、系统的仿真对标,确认更改SAB设计可以有效改善系统仿真模型中假人抬手臂姿态、降低假人伤害指标,最终通过实车验证保护效果的改善,这对后续项目SAB的设计开发具有一定的指导作用。

波纹方管吸能盒的耐撞性分析与参数优化

为提升汽车吸能盒在轴向冲击下的耐撞性,首先在传统方管吸能盒中引入波纹结构设计了3种波纹方管吸能盒,以传统方管吸能盒与波纹方管吸能盒的耐撞性分析来获得结构参数对波纹方管吸能盒吸能性能的影响规律。然后选取全边波纹方管吸能盒的波纹幅值、数量、厚度和材料为设计变量,以最大化比吸能、最小化峰值压溃力为优化目标,进行多目标优化。结果表明,优化后的全边波纹方管吸能盒较传统方管吸能盒的比吸能上升168.1%,峰值压溃力下降85.5%,优化效果显著。

客车顶盖蒙皮与侧围蒙皮平整度提升的结构优化

介绍客车顶盖蒙皮与侧围蒙皮平整度的结构优化设计方案,结合实际可操作的生产工艺,实现顶盖蒙皮与侧围蒙皮平整度的质量提升。

汽车行李架设计及其强度分析

汽车行李架是汽车外饰件的重要组成部分,其设计的好坏关系到汽车设计工作能否成功。文章介绍了汽车行李架在开发过程中的设计要求,包括行李架常见的结构形式、安装定位策略以及行李架常用的材料和成型工艺等。分析了在汽车行李架试制过程中其需要满足的各种试验项目,包括静态载荷实验、动态载荷实验、气味和阻燃性能等相关实验,以验证行李架设计的合理性。利用常用的有限元分析软件HyperMesh和ABAQUS对行李架强度进行分析,计算行李架在2 500 N载荷下的变形量及应变载荷,通过与公司标准对比得出,汽车行李架的设计符合相关规范设计要求。

汽车前端框架力学性能评估及结构优化

为满足汽车部件轻量化与安全性需求,以某款前端框架为研究对象,综合采取新材料替换与结构优化途径对其进行优化设计。提出一种长玻纤增强聚丙烯材质的全塑前端框架,利用有限元分析技术(CAE)评估前端框架模型刚度、强度和模态力学性能,基于企业判定标准找出整体结构的刚度薄弱处,从锁扣区加强筋形状及壁厚尺寸优化维度提升前端框架整体刚度指标。结果表明,锁扣区X向、Z向刚度分别提高20.4%、42.1%,优化修整后的模型可通过注塑工艺制造出实体产品。本文提供的CAE性能评估及优化方法可有效提升产品开发效率。

某座椅鞭打试验仿真与优化

针对某款座椅在鞭打试验中假人挥鞭伤较为严重,鞭打得分较低的问题,利用HyperMesh软件建立座椅有限元模型,并进行鞭打仿真分析,得到对鞭打伤害影响较大的因素分别为调角器刚度系数、头枕杆直径、靠背左侧支撑板厚度、靠背右侧支撑板厚度、靠背后部支撑板厚度、座垫右侧支撑板厚度和座垫左侧支撑板厚度,利用哈默斯雷试验设计方法对上述7个设计变量进行样本点采集,并利用移动最小二乘法进行近似模型拟合,采用全局响应面法对近似模型进行多目标优化,验证结果表明,优化模型的精度满足要求,优化后鞭打得分提高,座椅抗挥鞭伤性能显著提升。

汽车侧门锁弹簧连杆应急快开机构及其性能分析

针对某汽车侧门锁紧急情况下开启需求,提出了弹簧连杆应急快开机构,可实现小开启力和优先级高的开启操作。以奇异位形、棘轮棘爪接触状态和限位接触状态为划分依据,研究了不同工况下应急开启支链在运动过程中的多运动模式和变拓扑结构;经过静力学分析,得到了应急开启的必要条件;通过Adams软件仿真,验证了应急开启支链在车门锁内快速开启的可行性;用控制变量法对应急开启支链的开启时间和开启时间一致性进行研究,主弹簧刚度在5~7 N/mm内,预载荷在75~85 N范围内,主弹簧最大储能位置偏移小,满足开启时间的一致性。提出的弹簧连杆应急快开机构嵌入汽车侧门锁内,满足小开启力、高优先级和开启时间的要求,为应急快开支链设计及性能优化提供了重要理论依据。

车辆开闭件疲劳性能分析与验证

对某汽车车门关闭过程中产生的疲劳失效问题进行了研究。首先,对车门关闭工况下的瞬态冲击载荷进行离散化处理,通过整车和台架实验分别采集振动加速度响应信号和频率响应函数,从而利用传递路径分析(transfer path analysis, TPA)方法计算得到离散化瞬态冲击载荷。其次,将求取的瞬态冲击载荷输入至车门有限元模型中,进而获得关门工况下的应力-时间历程响应云图,进一步由疲劳损伤理论计算车门关闭工况下的疲劳寿命。最后,将基于载荷识别的疲劳分析结果、基于显式动力学的疲劳分析结果以及车门关闭工况下的疲劳实验结果进行对比验证,结论表明三者结果一致性较好,验证了该方法的合理性。

基于图网络的汽车零部件应力场快速预测方法研究

有限元分析作为一种重要的计算机辅助工程技术,在汽车零部件开发中起着极为重要的作用,但是在分析复杂问题时耗时长,影响开发周期。为此,本文提出了一种以有限元仿真提供样本数据、以图网络技术建立有限元输入与输出间的映射关系的神经网络方法,将该图网络方法应用于座椅骨架总成的应力场预测。该预测方法中采用图节点和图边模拟了有限元模型中节点间的连接关系,由此表达有限元模型中单元之间的拓扑关系,并将预测结果与有限元仿真结果进行了对比。结果表明该方法能准确预测座椅骨架总成的最大应力及其出现的位置,对应力分布一致性均有较好的预测能力,且计算速度比相应有限元求解度快3个数量级以上。

一种新型商用车座椅强度分析与轻量化研究

为解决某车身安全带锁扣与座椅本体干涉磨损的问题,开发出一套新的座椅结构,单独将右侧安全带固定点设计在座椅本体上,对新座椅结构的骨架强度进行研究。再通过灵敏度分析法对骨架进行轻量化分析,优化过程中综合考虑碰撞工况及模态工况,通过改变部分零件的厚度实现了骨架降重0.8kg,优化后靠背前向位移最大为66.5mm,与优化前的骨架前向位移偏差为2.2mm,模态频率优化前后的波动率最大为8.1%。最后根据法规要求,对优化后的座椅骨架进行仿真验证分析,以验证实验方案的可行性和有效性,从而验证了优化后的骨架符合座椅强度法规与轻量化要求,新的座椅骨架结构解决了车身干涉的问题,为后期座椅结构设计提供了新的理念和方法。