多角度冲击工况下铝/CFRP复合管诱导槽多目标优化设计

角度冲击在车辆事故中较为常见,具有合理诱导结构的吸能装置对综合耐撞性能的发挥至关重要。本文研究了基于铝/CFRP复合管诱导结构的设计问题。为此,首先建立铝/CFRP复合管的高精度有限元模型,并进行试验验证。然后,基于多角度压缩工况,分别研究了诱导槽的位置参数、数量参数、形状参数以及尺寸参数对铝/CFRP复合管耐撞性能的影响规律。结果表明:诱导槽的位置参数对于综合耐撞性能影响最大,在复合管靠近顶端的位置处开设一个矩形诱导槽,可以大幅降低峰值力水平,同时兼顾吸能稳定性。最后,基于第二代非劣解排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)开展了复合管诱导槽的多目标优化设计。优化结果表明:在保证各工况权重方案的综合吸能性不降低的前提下,复合管的峰值力降低了35.5%,很好地解决了高吸能性与低峰值力难以兼顾的问题。该研究结果对于车辆碰撞吸能部件的设计应用具有重要的指导意义。