基于正交设计的汽车前纵梁吸能结构的优化

为了增强某款SUV车的耐撞性,提出了一种带诱导槽的八边形结构、可逐级吸收碰撞能量的前纵梁,并建立了其准静态纵向压溃和台车碰撞两种有限元模型。在台车模型中考虑了台车质心位置和车轮模型的刚度、高速旋转与摩擦特性的影响;采用正交试验设计法对前纵梁的材料、壁厚和焊点位置进行了优化,并将优化结果用于底盘结构。底盘耐撞性试验结果表明,优化后结构具有较好的吸能能力。

高密度结构泡沫对汽车前纵梁耐撞性的影响及应用

为降低偏置碰撞时乘员腿部伤害,研究了汽车前纵梁的耐撞性及其改进。对某车型几种不同前纵梁截面,进行了弯曲压溃和轴向压溃的有限元分析。作为改进,在前纵梁延伸段内填充了高密度结构泡沫,进行了偏置碰撞试验。结果表明:填充结构泡沫后,前纵梁延伸段的变形模式得到控制,并减少了碰撞对乘员舱的侵入;与普通纵梁相比,改进后的纵梁的弯曲性能(平均载荷、吸能、比吸能)和轴向传力能力,均提高近一倍;驾驶员假人右下小腿的胫骨指数由0.97降至0.38,且小腿胫骨压缩载荷也有明显降低。因此,该设计保持了乘员舱完整性,增强了整车耐撞性。

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。

考虑冲压工艺的前纵梁前端结构碰撞模型的标定

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。

电动汽车前纵梁轻量化优化设计

针对电动汽车前纵梁轻量化后会降低电动汽车正面碰撞安全性的问题,提出一种综合正面碰撞安全性以及应用成本的前纵梁轻量化优化设计方法。建立了整车简化模型,并将简化模型仿真结果与实车试验结果对比验证了简化模型的有效性,采用了克里金法、遗传算法以及果蝇优化算法对前纵梁进行轻量化优化设计。仿真结果表明,优化后前纵梁质量显著减轻,且整车正面碰撞安全性基本不变,有效解决了电动汽车前纵梁轻量化后会降低电动汽车正面碰撞安全性问题。

从冲压成型到碰撞仿真的数据映射方法研究

针对某轿车前纵梁组件进行了冲压成型仿真,并将冲压成型引起的板料厚度改变和等效塑性应变映射到碰撞仿真模型中进行碰撞分析,讨论了碰撞模型网格尺寸对数据映射精度的影响。结果表明,冲压成型引起的厚度变化使碰撞模型吸能减少,而塑性应变则使其吸能增大,同时考虑厚度变化和塑性应变的碰撞模型吸能大于忽略成型历史的模型;从冲压成型结果向碰撞仿真模型映射数据的误差依赖于碰撞模型网格尺寸,尺寸越大映射过程产生的误差也越大。

基于JSTAMP/NV和HEEDS的汽车前纵梁冲压工艺优化分析

为优化高强度钢汽车构件的冲压工艺并精确预测其回弹情况,以2011年国际板材成形数值模拟会议(Numisheet’ 2011)上提出的基于CAE的汽车前纵梁冲压工艺优化考题为例,介绍用JSTAMP/NV和HEEDS对汽车前纵梁进行拉深成形和回弹仿真及其工艺参数优化的应用过程,并将采用最优化工艺参数进行仿真获取的回弹结果与实验结果进行比较,结果表明仿真结果与实验结果吻合良好.

基于正交表的前纵梁拼焊板安全性设计

提出了一种车身前纵梁帽形结构拼焊板的安全性设计方法。该方法拼焊板前纵梁的材料和厚度为离散变量,定义了考虑约束的目标特征函数。灵活运用正交试验设计,在迭代过程中并不断更新三水平正交表,进行拼焊板前纵梁离散变量的优化。设计过程中迭代调用有限元模型的次数明显减少,降低了计算成本并提高了计算效率,设计结果提升了拼焊板前纵梁的安全性能。与传统方法相比,该离散设计方法计算成本较低,且适用于多变量多水平的拼焊板结构设计。

基于正交试验不同截面汽车前纵梁特性分析

前纵梁是汽车发生正面碰撞时重要的能量吸收结构,对汽车碰撞安全和乘员保护具有重要作用。根据前纵梁结构特点,对其进行简化为薄壁梁结构,采用试验分析和模型仿真相结合的方法对矩形截面前纵梁的吸能特性进行对比分析;试验表明模型仿真结果的准确性。以仿真和试验分析结果的结论作为参考依据,选取影响前纵梁吸能特性的材料、厚度、截面形式、引导槽倾角等作为正交试验的4个因素,截面形式为6水平,其他因素为3水平,设计了L18正交试验表,将结构总质量、碰撞过程最大支反力作为约束,单位质量最大支反力作为目标进行不同截面前纵梁对比分析;分析结果可知:试验分析与建模仿真结果曲线的误差在10%以内,表明模型的准确与可靠性;前纵梁的截面形式为十字形、无设计倾角,材料则选择高强钢,厚度为1.6mm时,前纵梁的吸能性能最优,可以作为实际设计的参考。

汽车前地板纵梁高强钢应用及回弹控制技术

目的研究造型相对复杂的前地板纵梁高强钢(HSS)应用回弹变形特点,探寻回弹控制方法。方法借助CAE分析技术,对零件进行全工序和回弹仿真分析,深入探讨零件回弹特点,提出回弹整改控制措施。结果通过整改措施的落实,样件尺寸精度达到1 mm控制要求,零件平均合格率达到90%以上,满足质量要求。结论数值仿真分析可以对零件的成形性及回弹进行预测,为工艺设计及模具开发提供有益参考。提出的回控制技术可用于指导同类型高强钢零件的模具开发工作。

核电站初次装料监测机柜结构设计

在分析机柜的特点以及机柜的功能要求的基础上,对机柜的总体结构进行了设计,对主要部件进行了受力分析,画出了最终机柜结构图。其结果证明该机柜结构简单,制造容易,使用方便。

汽车前纵梁碰撞特性仿真研究

汽车的碰撞安全性是影响汽车被动安全性的主要方面,汽车部件的碰撞仿真是确保车辆具有良好碰撞性能的一种重要的现代设计方法和手段,汽车前纵梁作为一种典型的薄壁梁结构件,是保证汽车具有较好正面碰撞性能的重要部件。笔者利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA对某SUV车型前纵梁进行计算机碰撞仿真分析研究,比较了改进前后前纵梁的碰撞吸能特性。研究表明经改进设计后,前纵梁的碰撞特性得到加强,研究方法和结果对汽车前纵梁设计具有实际应用价值和直接指导意义。

SOF性能对前纵梁兼容设计影响及优化

为了更好地满足SOF安全碰撞指标,主要优化载荷路径部件的同时,车身前纵梁设计也需更加有效率地参与载荷传递并辅助引导变形模式。以某车型前纵梁为例,结合CAE分析,通过采用截面优化、导向优化和接头优化等方式,分析了SOF性能对前纵梁兼容设计的影响并讨论了基于已有车型考虑SOF的前纵梁兼容式开发的可行性,为后续改型车前纵梁设计提供参考。

中型载货车车身扭转刚度对车辆侧翻特性的影响

因为较小的轮距和车辆质心高度的比值,较长的轴距和较大的惯性距,控制货车车辆侧翻操纵稳定性是最重要的特性。而较长的轴距,造成车身扭转刚度降低。因此,要研究其对车辆侧翻特性的影响。我们进行了对中型载货汽车的仿真分析和试验,用改变车辆参数研究车辆的频率响应特性。结果表明,车身扭转刚度降低,增大前倾角的稳态增量,不影响车辆运动的侧滑和侧翻特性。因此,即使车身扭转刚度不可避免地较低,采用增大前悬架的侧倾刚度,减小前倾角,可保持合适的车辆操纵稳定性。