汽车B柱复合材料加强件的性能及拓扑优化研究

为探索复合材料在汽车B柱等安全部件中的应用,文中以汽车B柱玻纤尼龙复合材料加强件为例,通过仿真实验验证了其在安全性和轻量化上的性能,并通过对复合材料加强件进行耐撞性拓扑优化实现了加强件的减重降本设计。研究结果表明,玻纤尼龙复合材料加强件相比钢材方案显著提升了B柱的耐撞性,并实现单侧B柱1.15 kg的减重效果,而优化后的玻纤尼龙复合材料加强件在保证B柱耐撞性能的同时,实现减重248.8 g,原料成本降低27.5%。为玻纤尼龙复合材料加强件的应用和耐撞性拓扑优化技术在降本轻量化领域的推广提供了重要参考。

一种汽车B柱内饰板注塑模具设计

根据汽车B柱左右内饰板结构复杂、外观质量高、体积大、内部加强筋多、倒扣多等特点,设计了一套“一模两腔”带有顺序阀热流道的注塑模具。采用斜导柱+整体式T形滑块机构与斜顶杆交叉辅助机构实现倒扣、内部异形孔等结构的抽芯脱模。设计了延伸分型面,动模模芯与型腔板一体成型、定模模芯和型芯板一体成型,可大大节省制造成本。浇注系统采用“热流道+U形回弯冷流道+扇形侧向搭接浇口”的设计,减少了塑件熔接痕、缩痕等缺陷,提升了塑件质量。详述了模具模芯结构、热流道浇注系统、冷却水路、排气、导向定位的设计要点,解决了B柱左右内饰板注塑过程中的脱模困难、熔体填充和生产周期长等问题,通过优化组合设计,从整体上简化和优化了模具结构,降低了模具制造成本。

连续碳纤增强B柱加强板结构设计与铺覆仿真

针对连续纤维复合材料成型过程中在大曲率位置易导致纤维断裂、褶皱、撕裂等缺陷问题,本文基于连续纤维复合材料随模铺覆仿真方法,理论分析了铺覆起点、初始取向对铺覆效果的影响规律。以减少纤维成型缺陷为目标,开展了连续碳纤维增强复合材料B柱加强板的结构优化和铺覆优化设计,确定了面向热压成型工艺的B柱加强板几何结构和预浸料铺覆方式。通过分块铺覆优化,使0°、90°、45°、-45°的铺层不合格占比分别由45.18%、52.83%、72.21%、71.78%降至2.47%、3.45%、5.31%、4.77%,有效提高了连续碳纤维的随模铺覆性。基于优化的铺覆设计,成功试制出满足性能要求的B柱加强板。

基于Critic权重法多目标优化汽车B柱上饰板注塑成型工艺

为解决汽车B柱上饰板注塑成型过程中出现的体积收缩和翘曲变形等缺陷问题,利用Moldex3D软件,采用滑石粉改性聚丙烯材料对其注塑成型过程进行模拟。以注射时间、熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间为变量,体积收缩率和Z方向(产品脱模方向)的翘曲变形为目标,设计16组正交实验。利用Critic权重法对二者进行权重计算,并通过计算综合评分将多目标优化转化为单目标优化;最终通过计算综合评分的极差分析得到五个工艺参数的影响大小排序为:保压压力>模具温度>充填时间>熔体温度>保压时间,最优成型工艺参数组合为充填时间为2 s、熔体温度为240℃、模具温度为30℃、保压压力为70 MPa、保压时间为8 s。将最优成型工艺参数组合进行模拟,得到该产品的体积收缩率为5.901%,Z方向翘曲变形量为1.75 mm。与初始分析结果相比,体积收缩率降低了12.2%,Z方向翘曲变形量减小了9.04%。通过实际试模验证,产品充填完全,质量良好,符合生产要求。

汽车B柱上护板热流道大型注塑模设计

根据汽车B柱上护板的结构特点,设计了一副大型热流道注塑模具。模具采用顺序阀热流道技术,有效提高了塑件的成型质量。同时模具采用网格型随形水路温度控制系统,大大降低了模具的注射周期,提高了成型塑件的尺寸精度。且模具采用双斜推杆的斜顶内侧抽芯结构,成功解决了整圈大面积倒扣内侧抽芯难题。模具结构先进合理,首次试模成功,投产后运行平稳,成型塑件公差达到了MT3(GB/T 14486-2008),模具劳动生产率提高了约10%。

新车型调试B柱发花问题探讨

2010V工艺涂装车间中,面漆线Durr喷漆机器人在新车型调试中B柱发花是一个比较普遍的问题,给出了发花问题产生的原因和解决办法。

无B柱车身的碰撞安全策略开发浅析

文章通过具体案例阐述了无B柱车身在正面碰撞、侧面碰撞、顶压、柱碰过程中的结构设计思路以及分析了安全碰撞性能提升的开发策略。

基于无框车门车型的B柱结构研究

对于汽车车身设计及车辆售后而言,汽车车身碰撞安全是十分关键的因素,随着纯电动汽车产业的蓬勃发展,近年来无框车门的应用越来越多,这无疑对车身侧面碰撞的安全性提出更大挑战。探索以安全性、轻量化为目标,提出一种针对无框车门汽车侧面碰撞安全的B柱结构设计,以解决无框车门车型的B柱侧面碰撞得分低的问题。通过对C-IASI评价标准的解读,归纳侧面侧碰工况要求及特点,总结侧面碰撞B柱设计关键点。结合某车型实际开发案列,开发兼顾轻量化及安全性的设计方案,同时该设计结构也可为后续无框车门车型B柱结构的设计开发提供参考。

某微型电动车侧碰条件下的B柱轻量化研究

B柱加强板作为B柱最主要的支撑结构,在侧碰中起到关键的作用,在满足侧碰安全性能的前提下进行轻量化研究具有重要意义。根据GB 20071—2006《汽车侧面碰撞的乘员保护》试验要求,利用HyperWorks建立有限元模型,基于Crachfem失效模式进行仿真分析,依托成形性分析,对焊缝位置进行优化,对比B柱轻量化前后侵入量和侵入速度的变化情况,并通过试验验证。结果表明:侧碰过程中,侵入量最大的位置位于B柱的R+400 mm的位置,此处为人体的胸部肋骨区域。通过激光拼焊的方式把B柱加强板的材料由DP780改为DP780+B1500HS,不仅侧碰安全性能得到提高,而且实现轻量化减重13.2%。

轿车B柱的优化及对侧面碰撞安全性的影响

应用计算机仿真技术对国产某小型轿车的侧面碰撞吸能部件B柱进行了碰撞仿真,并对其进行了有限元结构优化计算分析与研究。由改进前后的整车侧面碰撞仿真计算结果对比表明,部件的碰撞仿真设计是确保设计车辆具有良好碰撞性能的一种重要的方法和手段,应用有限元法进行结构优化设计是一种有效的方法。

基于抗撞性的汽车B柱碳纤维加强板优化设计

考虑到碳纤维增强聚合物基复合材料的特点,本文中将某乘用车B柱原钢材加强板用碳纤维材料替代,并进行优化。首先在整车侧面碰撞有限元模型的基础上进行B柱子结构模型的解耦,利用子结构动态模型进行了B柱加强板的材料替换和性能计算,确定了初始纤维板铺层和厚度;为充分发挥复合材料可设计性的优势,采用面向复合材料的结构优化方法进行了纤维复合材料的铺层厚度、角度和铺层顺序优化。对比原车结构,在抗撞性不变的前提下,碳纤维B柱加强板取得显著的轻量化效果。

轿车B柱耐撞性与轻量化优化设计研究

为了在提高轿车侧面碰撞中B柱耐撞性能的同时减小B柱的质量以实现车身轻量化,对某车侧面碰撞的安全性能进行了有限元分析。针对在侧面碰撞中B柱腰线处侵入量和侵入速度过大、B柱结构中加强板数目较多及超重等问题,采用拼焊板结构对B柱外板进行了改进设计。在兼顾耐撞性与轻量化的前提下,使用正交试验设计和多目标遗传算法对拼焊焊缝的位置以及各部分的厚度进行优化。通过优化设计,改善了B柱在侧面碰撞中的变形模式。B柱最大侵入量减小了10%,腰线处侵入量和侵入速度分别减小了18%和12%,质量减小了18%。结果表明,在B柱上使用拼焊板结构并进行优化设计能够有效地平衡耐撞性和轻量化的要求。

侧面碰撞中B柱侵入速度及变形模式对乘员损伤影响的研究

运用概念设计方法,通过参照实车和仿真中侧围部件的一般侵入速度曲线和B柱的变形模式,提取了对B柱特定部位进行加载的三条简化的侵入速度曲线,并建立了B柱/假人的简化计算模型.研究改变B柱指定部位的侵入速度曲线,并以MADYMO软件为工具计算得到了27组假人的损伤值以及B柱的变形模式.研究结果表明:减小B柱整体侵入速度、合理分配B柱各部位的侵入速度以及使B柱产生较好的变形模式,能够有效地降低侧面碰撞中假人的损伤风险.

碳纤维复合材料汽车B柱加强板的优化与性能分析

通过建立B柱总成的有限元仿真模型,在等刚度原则下,对碳纤维复合材料B柱加强版进行自由尺寸优化、尺寸优化、铺层角度优化设计,并对B柱总成进行三点弯曲有限元仿真,获取优化后模型的最大位移及最大强度.通过真空导入成型工艺制作B柱加强板样件,并对碳纤维复合材料B柱总成进行三点弯曲试验,校核总成的强度指标.最后基于2018版C-NCAP标准分析整车侧面碰撞性能.通过对比刚度、弯曲性能、侧面碰撞侵入量、侧面碰撞侵入速度、侧面碰撞加速度,优化设计后的碳纤维复合材料B柱加强板可在保证刚度、强度及侧面碰撞性能的前提下替代原钢制B柱加强板,并使B柱加强板减重1.376 kg,减重比达到76.4%.

汽车B柱成形仿真与分析

汽车覆盖件外形复杂,成形过程中变形不均匀是汽车设计制造中的一大难点。本文结合汽车B柱的生产,着重于大型汽车覆盖件的成形性分析。总结了汽车B柱的结构特点和性能要求,并利用AutoForm软件对某车型的B柱的拉深成形过程进行了模拟,获得了成形的危险区域。根据模拟结果调整优化了工艺参数(拉深筋的布置、压边力与工艺凸台)、毛坯形状等,消除了零件成形中的质量缺陷,提高了成形工艺稳定性,对实际生产中B柱成形的工艺确定和模具设计提供了依据。

考虑顶压与侧碰安全性的轿车车身B柱结构优化设计

综合考虑车顶强度和侧面碰撞的安全性能,对某型轿车的B柱结构进行了优化设计。采用高强度钢结构和拼焊板技术将B柱内外板分成上下两部分进行焊接。将4块拼焊板的高强度钢选型和厚度作为离散设计变量,同时对材料成本、车顶最大承载作用力、B柱侵入速度和侵入量进行约束,建立了B柱结构优化的数学模型。采用移动最小二乘法构造近似模型,结合遗传算法对B柱拼焊板结构进行了优化设计。结果表明:在材料成本基本不变的情况下,B柱结构总质量减小了13.8%,B柱侵入速度、侵入量分别减小了5.6%和3.8%,车顶承载能力提高18.53%,有效地提高了车顶强度和侧面碰撞的安全性能。

考虑侧碰的汽车B柱加强板材料性能梯度优化

为减轻汽车B柱的重量、提高B柱的侧面抗撞性及简化B柱的加工工艺,提出利用高强度钢板热成形技术生成变屈服强度的单一厚度B柱加强板对原车进行改进的措施。为了使热成形B柱的材料梯度分布趋于合理,利用有限元数值模拟对其进行了优化设计。以某轿车为例,基于响应面数值优化方法,采用部件碰撞仿真分析,对热成形B柱加强板的材料性能梯度分布进行了优化。对最终的优化结果进行了整车侧碰仿真,并与原车进行了对比。结果表明,优化后的热成形变梯度B柱使车身减重0.773 kg的同时较好地满足侧面碰撞的要求。

考虑结构、材料和工艺要求的复合材料B柱优化

为实现汽车轻量化,提高汽车耐撞性,并考虑汽车B柱结构形式和材料特性,采用了一种复合材料B柱削层结构。利用复合材料可通过削层工艺方便地实现变截面厚度的特性,分两步对复合材料B柱削层结构进行了多目标的优化。首先,通过分析B柱结构形式确定削层区域,以轻量化为目标,构建代理模型并采用多岛遗传算法进行优化,得到各个子层区域的铺层层数。然后,综合考虑削层结构的工艺和性能特点,研究不同铺层角度和铺层顺序对耐撞性的影响,确定了铺层最佳方案。最终结果表明,在满足工艺要求的条件下,复合材料B柱结构的质量减轻了61.4%,并提升了整车在顶压和侧面碰撞中的耐撞性。

基于台架试验与模拟的轿车B柱耐撞性与轻量化研究

为高效地研究B柱总成的重要特性,利用经过验证的整车碰撞仿真模型,验证了基于台架试验条件的B柱有限元仿真模型的正确性,提出了应用该模型在综合考虑耐撞性与轻量化基础上,进行轿车B柱设计方案优化选择的方法。将此方法应用于新车型开发,结果表明不仅B柱本身结构质量减轻了18%以上,而且整车在相关侧面碰撞试验中,取得了优良的成绩。

某混合动力汽车侧面碰撞中B柱可靠性优化设计

对某混合动力汽车侧面碰撞B柱进行可靠性优化设计。设计中,结合试验设计理论、响应面模型、可靠性优化设计,基于产品质量工程,以中国新车评价规程（C-NCAP）和美国新车评价规程（US-NCAP）的侧面碰撞试验法规为基础,结合国内外交通事故调查统计数据。选取对汽车侧面碰撞安全性有重要影响的B柱内板、外板和加强板的壁厚和内板、外板材料屈服强度为设计变量。结果表明：在满足碰撞角度在-30°～30°和碰撞速度在40～60 km/h的混合动力汽车B柱耐撞性和可靠性要求条件下,90%、95%可靠性优化设计分别使得B柱质量降低了11.86%和10.34%。