基于碰撞安全性的保险杠横梁轻量化设计与优化

提出了基于耐撞性能和行人保护性能的保险杠横梁轻量化设计要求,以某量产车型的保险杠系统为研究对象,对保险杠横梁进行轻量化设计。以质量最小为优化目标,采用中心复合试验设计和自适应响应面法对所设计的铝合金保险杠横梁壁厚进行了试验仿真优化。研究结果表明:所设计的铝合金横梁与原钢制横梁相比,在显著轻量化的同时有效提高了耐撞性能和行人保护性能。

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。

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裂问题,提高了保险杠横梁的耐撞性能。

钢铝双帽型保险杠横梁多目标优化

为了保证保险杠横梁优良的碰撞性能,并使其质量更小和结构简单,研究了一种钢铝双帽型保险杠横梁。使用LS-DYNA软件对保险杠横梁进行摆锤正面冲击数值模拟,经对比发现,钢铝双材横梁相比相同结构单一材料的横梁在正面碰撞中显示出良好的平衡性和碰撞性能;使用控制变量法研究发现,横梁前后帽的厚度和法兰的位置对其碰撞性能有显著影响;以最优拉丁超立方算法建立38组设计点,基于Kriging算法构建近似模型,并使用NSGA-II算法,以碰撞性能最优、质量最小为目标对横梁进行多目标优化。优化后钢铝双帽型保险杠横梁碰撞性能更优、质量更小,其总吸能为838.28 J,载荷峰值为18.31 kN,质量为2.08 kg,侵入量为24.78 mm,碰撞时间为0.10 s。

泡沫铝填充双帽保险杠横梁碰撞性能优化

为了轻量化碰撞性能优良的汽车保险杠,优化研究新型泡沫铝填充的钢铝双帽型保险杠横梁。分别以正面对中、正面偏置和斜向角度3种碰撞工况建立摆锤和保险杠横梁的有限元模型,以横梁的前帽厚度、后帽厚度、前帽屈服应力和泡沫铝密度为设计变量,根据碰撞工况确定设计变量的约束条件,进行了3种碰撞工况下以比吸能最大和侵入量最小的多目标优化。进一步考虑横梁碰撞发生的概率,并将其作为权重因子建立包含综合比吸能最大和综合侵入量最小的多目标优化模型。优化后的保险杠横梁综合比吸能提高了4.19%,综合侵入量减少了3.54%,提高了新型保险杠横梁的碰撞性能及鲁棒性。

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。

轿车保险杠横梁热成形技术和数值模拟

以整车轻量化为背景,按照高强度钢板热成形的工艺要求,将捷达车原辊压成形的保险杠横梁进行截面和壁厚优化,最后通过静态弯曲数值模拟对设计进行了验证,高强度钢板热成形的保险杠横梁较原普通钢板辊压成形的保险杠横梁更轻且强度更高。

基于Optistruct的保险杠横梁拓扑优化设计

基于结构优化软件Optistruct,运用拓扑优化方法,对某车保险杠横梁结构进行了拓扑优化设计,得到保险杠横梁的初步结构,为进一步的尺寸优化打下了基础。

铝合金前保险杠横梁的应用研究

为某车型设计并试制了一种铝合金前保险杠横梁,其质量比原来的DP1200超高强钢制的原型减轻了35%。在25km/h车速的碰撞试验时,铝合金保险杠横梁的第一个加速度峰值比钢制横梁大2.6g,且最大峰值出现的时间提前了5ms,说明铝合金保险杠横梁能更好地保护驾乘人员的安全。仿真结果表明,在10km/h车速的正面碰撞时,铝合金前保险杠横梁的最大侵入量比钢制横梁小7mm,而吸能量比钢制横梁增加了70%。

基于SiPESC软件的保险杠横梁截面多目标优化

以某车型保险杠为例,在满足高强度钢板热成型要求的前提下,采用热成型高强度钢保险杠单横梁代替原辊压成型的普通钢保险杠双横梁,并利用SiPESC软件对该保险杠单横梁截面进行了多目标优化。与优化前相比,虽然优化后的热成型保险杠单横梁吸能略有下降,但比吸能增加了5.3%,加速度峰值降低了12.3%,大大提高了其耐撞性。

6061铝合金汽车保险杠横梁的碰撞性能

基于有限元分析软件LS-DYNA对设计的一种薄壁、中空且带加强筋的铝合金保险杠横梁的摆锤和台车试验进行了有限元模拟;并进行相关试验,与钢制横梁的碰撞性能进行对比。结果表明:在20km·h-1低速碰撞条件下台车有限元模拟与实际试验结果吻合较好;铝合金横梁较原钢制横梁有更好的刚度和吸能性能;在相同的碰撞试验条件下,钢制横梁的吸能性有限,而铝合金横梁能够在较大的速度范围内保持较高的吸能性能。

基于非线性回归分析的保险杠横梁优化设计

通过优化汽车保险杠的横梁结构,提高了汽车的碰撞安全性。用ABAQUS软件应用有限元法对9种不同的设计方案进行仿真计算,然后利用MATLAB对模拟数据进行非线性回归分析。通过拟合方程对钢壁厚度和轮廓半径进行优化,当汽车以时速8.0467km/h(参照IIHS低速碰撞法规)碰撞刚性壁障后,保险杠系统在最大变形和应力限制内单位质量吸能(比吸能)最大,提高保险杠低速碰撞时的耐撞能力。

拼焊板保险杠横梁碰撞性能多目标优化

应用拼焊板技术对保险杠横梁的厚度及材料进行多目标优化,控制横梁质量变化,提高保险杠吸能,以提高保险杠横梁的耐撞性。根据实验要求建立原保险杠横梁与拼焊板横梁摆锤冲击有限元模型,并对其求解。进行三点静压试验,试验与仿真载荷曲线高度吻合,验证了仿真分析的有效性。通过正交试验来确定拼焊板材料,用拉丁超立方采样方法对各材料的厚度进行试验设计,得到不同厚度组合的结果;利用响应面法构造近似目标函数,用ASA自适应模拟退火算法在各自响应面上寻找各板厚最优值。结果表明:优化后的拼焊板横梁比吸能提高了15.16%,具有更好的变形模式,提高了保险杠横梁的耐撞性。

优化集成系统平台的建立及其应用研究

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行参数化建模,利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器LS-DYNA和数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速、自动化.以新开发车型前保险杠横梁为例,在保证碰撞安全性的前提下针对保险杠横梁的轻量化问题,对横梁空间形状、截面高度、宽度以及厚度进行优化.以质量最小为优化目标,碰撞压缩量与车体加速度峰值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,通过优化集成系统平台对模型进行40%偏置、刚性墙、刚性柱三类低速碰撞仿真分析,得到了满意的效果.

GE 在着手改善行人的安全：公司的 XENOY* 树脂帮助重新定义行人碰撞保护系统

GE高新材料汽车部已开发出新型行人碰撞保护材料和创新设计方案，可帮助汽车制造商和各级供应商设计前端安全系统。在GE这种新型前端安全概念中，由公司的XENOY树脂制成的能量缓冲装置直接置于车辆前保险杠横梁的前面，以缓冲可能产生的冲击力。GE开发的这一概念旨在帮助满足于2005年生效的新版欧盟(European Union)行人保护法规的要求。

复合材料在欧洲汽车制造业中的应用将越来越多

根据Mavel的最新研究结果,欧洲汽车制造业对复合材料的需求预计在2010年前将以每年近6%的速度递增。许多开发都在进行中。本文将阐述Mavel的研究方法,并探讨了欧洲汽车市场的一些变化以及一些新型复合材料在该市场的发展情况。