基于MATLAB矢量化物质点法的车身防撞梁碰撞分析

基于MATLAB矢量化的物质点法(material point method,MPM)框架,分析车身前防撞梁的碰撞冲击问题。MPM在每一迭代步将物理参数在物质点和背景网格间相互映射,使用MATLAB矢量化框架可以使用户在快速入门的同时保证求解效率,其应力更新采用车身结构材料的弹塑性本构模型。前防撞梁碰撞冲击数值算例结果表明,MPM可以保证求解精度,同时矢量化技术可以大幅提高求解效率。

基于仿真和试验的轻卡驾驶室前保险杠疲劳性能研究

文章使用有限元分析和试验相结合的方法对某款轻卡驾驶室前保险杠的疲劳性能展开研究。首先,建立前保险杠的有限元模型,将强度计算结果和台架应力测试结果进行对比,校准了有限元模型,为疲劳性能分析奠定了基础;其次,进行疲劳仿真分析和疲劳试验,两者结果基本吻合,都指向原结构中存在应力集中,疲劳性能不能满足设计和使用要求;最后,对原前保险杠结构进行优化设计,去除应力集中区域,并对优化的结构进行疲劳性能仿真,相比原方案,优化方案的疲劳性能有了大幅的提升,最终优化方案顺利通过了台架试验和可靠性道路试验,并投放使用。仿真和试验相结合的方法为开展轻卡前保险杠的疲劳性能研究提供了非常有效的手段。

一种应用于整车生产线前后保安装工位的检测设备

文章阐述一种应用于整车生产线前后保险杠安装工位的检测设备。该设备利用指示灯直接显示线束连接状态,并且可以根据车型配置灵活定制,具有成本低廉、使用方便、快速检测、实用性强和灵活定制等特点。通过在生产线上应用该设备,成功解决前后保险杠安装工位的返修问题,提高生产效率和产品品质。

基于CAE分析和熵值法的轿车前保险杠注塑工艺多响应优化

利用UG和Moldflow 2023,建立轿车前保险杠塑料模具的CAE分析模型,优化了阀浇口的打开时间,解决了产品上熔接线过多、过长的问题和应力痕问题。针对优化目标较多的情况,采用熵值法建立综合优化目标,通过正交试验分析出综合优化目标的合理取值,以及在综合优化目标合理取值下各个注塑工艺参数的合理取值。经过工艺参数改进,在不变更模具设计和模具制造的情况下,产品合格率得到了有效提高,从65.35%提高到85.87%。采用Moldflow 2023,在阀浇口功能、DOE功能、田口方法的帮助下结合数据分析软件Minitab,能够快速地解决针对多响应、有交互作用多因子的取值问题。该方法能有效解决多优化目标且因子有交互作用的注塑工艺参数选取问题,节约试模成本。

汽车前保险杠随机振动疲劳分析与优化设计

为了识别某汽车前保险杠随机振动性能的风险,首先搭建前保险杠离散化模型,基于约束模态仿真得到其前三阶固有频率分别为32.6,41.1,53.3 Hz,均高于外界激振频率,满足动态特性要求,并且对其进行模态试验,测试结果表明其前三阶模态仿真误差分别为1.2%,2.2%,3.2%,均在实际工程允许范围之内,有效验证了有限元建模及分析具有较高的准确度。然后基于单位激励的频率响应获取其在X,Y,Z向应力传递函数,得到其最大振动应力值分别为10.6,8.293,15.73 MPa。再根据功率谱密度函数求解其随机振动疲劳,得到其最大疲劳损伤为0.5757,其薄弱点位于前保险杠下端的安装孔处,符合设计标准。最后基于集成平台并采用多岛遗传算法对其厚度进行优化迭代,得到了最佳的参数,其质量成功减轻了9.38%,优化之后前保险杠的第一阶频率为30.3 Hz,其疲劳损伤为0.8952,达到了疲劳性能与质量的最优匹配,并通过了整车路试验证。该研究技术为同类结构的性能开发与优化设计提供了有益参考,能够有效降低生产成本和指导实际制造过程。

某SUV引擎盖尖端口哨声问题与优化

某运动型多用途汽车(SUV)在开发阶段进行风噪主观驾评时,发现当车速在60~100 km/h时,车内存在明显的口哨声,采集噪声数据进行分析,识别到口哨声频率位于1800~2200 Hz。通过风噪“开窗法”进行问题诊断,锁定口哨声产生于引擎盖尖端部位。为解决引擎盖尖端口哨声问题,首先研究口哨声产生的机理;然后研究增加圆柱体扰流结构、增加前端密封条,以及增大引擎盖与前保面差等方案;紧接着分析上述三种方案的实施情况,确定实施引擎盖与前保设计面差增大至4.5 mm的方案;最后进行总结,制定设计标准,避免后续的开发车型出现引擎盖尖端口哨声问题。

汽车前保险杠水平冲击试验的研究

对两款车型前保险杠进行冲击模块试验。研究结果发现,相比于CAR-B车型,CAR-A车型在前保险杠中部支撑位置(M0)处溃缩位移小,刚度大,中部支撑(M0)刚度与下部支撑(D0)刚度相差较大。同时对两款车型进行Flex-PLI腿型冲击试验,发现CAR-A车辆存在严重失分,其主要原因是由于在柔性腿冲击车辆过程中,CAR-A中M0、D0刚度差导致以膝部为中心向两侧弯曲运动,造成车辆失分。因此,车辆前保险杠应考虑到中部支撑位置和下部支撑位置的刚度匹配,一定程度上可降低对弱势道路使用者的伤害,使得柔性腿碰撞变形更加合理、得分更高。

汽车前保险杠设计及有限元分析

汽车前保险杠是现代汽车结构的重要组成部分,集安全性、装饰性于一体,其设计的合理性对汽车研发具有重要意义。文章介绍了汽车前保险杠的组成部分及其材料选择,同时还概述了前保险杠与周边件如中网、翼子板等的匹配结构设计,旨在为后续同类结构设计提供参考。同时根据以往车型顾客反馈的前保险杠开裂或断裂情况,利用有限元分析软件HyperMesh和Nastran对前保险杠基于外界振动频率响应的强度进行分析,分析结果表明,在相应频率下前保险杠横梁及安装支架的最大应力均小于材料的屈服强度,验证了此前保险杠设计符合要求,避免后续因前保险杠开裂或断裂等导致前保险杠的修模费用。

复合材料前防撞梁变截面多工况多目标优化设计

本文中综合考虑汽车低速碰撞中的角度和对中两种碰撞工况,结合碳纤维/环氧树脂材料的特点,提出了一种变截面复合材料前防撞梁设计方法。首先,通过低速碰撞两种工况中前防撞梁的仿真计算发现,在等厚度的情况下,为满足侵入量的条件,对中碰撞时所要求的厚度远远大于角度碰撞时的要求,因此,根据对中碰撞时前防撞梁的受力和约束条件,为其提出了中间厚两端薄,即变截面的设计方案。然后,以最小化吸能盒截面力和前防撞梁质量为目标,许用侵入量为约束,两种截面厚度和加厚区域长度为设计变量,基于采集的试验点构建吸能盒截面力和前防撞梁质量的Kriging代理模型,利用NSGA-Ⅱ算法对其进行多目标优化。最终的结果表明,在满足性能要求的基础上变截面设计使复合材料前防撞梁的质量分布更为合理,在不增加质量的条件下,角度和对中两种低速碰撞工况中耐撞性能都得到提高。

22MnB5高强度钢板材的断裂失效准则研究

对22MnB5高强度钢板材进行动态拉伸试验,获得材料的弹塑性力学性能数据,使用Swift-Hockett-Sherby本构模型描述其应变硬化特性。完成22MnB5高强钢板材的剪切、准静态单向拉伸、动态拉伸、缺口拉伸和穿孔试验,获得板材在不同应力状态下的力学试验数据,基于有限元软件LS-DYNA中的Modified Mohr-Coulomb(MMC)断裂准则,完成22MnB5高强度钢板材的MMC断裂准则模型参数标定,建立22MnB5高强度钢板材的MMC断裂准则失效曲面。采用MMC断裂准则模型,进行前防撞梁的三点弯曲压溃试验,仿真和试验结果吻合较好,说明MMC断裂准则模型能够有效的预测22MnB5高强度钢在碰撞载荷作用下的断裂失效过程。

汽车前保险杠顺序注射模流分析与工艺优化

针对某汽车前保险杠注射成型工艺问题,采用Moldflow软件并结合气动控制顺序阀技术,模拟分析了注塑浇注系统与冷却系统,预测了气穴和熔接痕位置;实现了熔体从10个点浇口先后进行顺序填充型腔,锁模力要求大于1820 t,冷却水雷诺系数(Re)大于10000;在模拟优化的基础上进行了试模生产。结果表明,产品进浇平衡,外观品质好,生产效率得到明显提升。

车体前端造型及材料对于行人腿部伤害指标的影响

研究了车体前端造型、空间布置等参数以及前保险杠材料的选取对在行人—车辆碰撞时行人腿部伤害指标的影响。对于欧洲新车评价规程(Euro NCAP)工况下,行人保护小腿和大腿碰撞实验,采用有限元瞬态分析程序LS-DYNA,数值模拟分析了行人腿部的受力以及损伤机理。用计算机辅助工程(Computer Aided Engineering,CAE)准静态加载曲线,与实验结果对比,验证模型正确性。考查不同泡沫材料对小腿胫骨加速度、弯曲角度和剪切位移的影响;考查不同的发动机罩前缘高度、保险杠前缘长度、发动机罩刚度和水箱上横梁x向位置等参数,对大腿轴向力和弯曲力矩的影响。结果表明:在EPP、PU和STRAND三种泡沫材料中,EPP材料的刚度特性更有利于行人小腿保护,当泡沫x向厚度、密度和z向安装高度发生变化时,胫骨加速度的变化趋势较复杂,没有明确规律;弯曲角度和剪切位移的变化趋势比较一致,呈现单调的变化趋势;大腿伤害值受发动机罩刚度影响较小,受其他因素影响较大。

前防撞梁零件的热成形试制研究

针对某车型前防撞梁零件开发热成形模具,并进行热冲压成形试验,对成形后的零件进行激光扫描以及金相组织、显微硬度和力学性能检测。结果表明:所试制的零件形状符合设计要求,热成形后零件为马氏体组织,显微硬度在HV400以上,样件屈服强度在1 000 MPa以上,抗拉强度在1 400 MPa以上,断后延伸率在10%以上。

基于多工况的乘用车前防撞梁总成轻量化设计

对影响整车正面碰撞性能的重要部件前防撞梁总成中的前防撞横梁和吸能盒,进行轻量化设计。根据前防撞梁总成在整车碰撞中的变形过程、吸能特点以及各部件之间的截面力传递关系,将防撞梁总成从整车碰撞工况下解耦,建立了防撞梁总成独立评价条件;并基于独立评价条件,通过改变结构截面形状与材料,对前防撞梁总成进行轻量化设计,将轻量化方案与整车集成通过Ls-Dyna进行碰撞仿真与性能对比。结果表明:该轻量化方案使碰撞波形、侵入量与平均结构力得到优化,轻量化效果达到30%;因而,该前防撞梁总成轻量化设计方案是可行性的。

汽车前保险杠热流道精密注塑模设计

根据汽车前保险杠外形尺寸大、分型面复杂、侧边装配孔多、内部扣位多的结构特点和技术要求,设计了一套热流道成型的复杂抽芯注塑模具。通过采用侧向抽芯机构、斜顶脱模机构和导向定位机构,成功解决了多方向扣位脱模难的问题;采用“顶针板油缸+直顶杆(推块)+斜顶杆”组合脱模机构,成功解决了因推杆复位不良导致和滑块相撞问题;通过采用组合式的冷却水路结构和水冷温度控制系统,将注射周期缩短了15%;模具各机构先进合理,成型塑件尺寸精度达到了MT3的设计要求,通过了各项实验测试。

一种轿车前保险杠曲面设计与质量评价

针对某型轿车前保险杠曲面的结构特点,提出了一种基于CATIA V5的快速建模与曲面质量评价方法。该方法首先将前保险杠划分为主特征和附件特征,然后应用CATIA V5提供的多工作台混合建模功能,创建了轿车前保险杠的三维数字化模型,最后结合A级曲面的定义与评价标准,应用多种曲面质量分析方法对前保险杠曲面质量进行了评价。结果表明:该轿车前保险杠曲面达到了A级曲面的各项要求,进而可为后续的轿车前保险杠系列化与优化设计提供可靠的理论依据。

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.

Moldflow技术在汽车前保险杠成型分析中的应用

以Moldflow作为分析平台,利用某汽车前保险杠现有模具的设置,分析了新型材料用于该保险杠成型的可行性,并对可能出现的质量问题进行了预测,同时也找出了制品成型问题产生的原因。通过与实际成型对比,验证了模拟分析结果的正确性。根据Moldflow分析结果进行现场试模调试,制品未出现质量问题,达到了利用现有设备成型制品的目的。

基于TRB结构的某SUV车保险杠耐撞性研究

以某款SUV车100%正面碰撞中的主要吸能部件保险杠为例,基于连续变截面薄板(TRB)技术,对保险杠结构进行设计优化,以期达到减少焊点、零件数量、生产工序,以及提高结构吸能能力的目的。研究结果表明:基于TRB技术设计的新型保险杠,刚度增加,在碰撞过程中吸收了更多的能量,降低了整车的变形和加速度峰值,整车的碰撞安全性能得到了改善。

轿车热冲压保险杠的柱类碰撞耐撞性

研究了汽车前保险杠与柱类物(如电线杆或大树的垂直硬物)耐碰撞性能。为降低保险杠的质量,某轿车采用了超高强度热冲压含硼钢。针对该类保险杠进行了落锤试验。用有限元模型进行了柱碰性能模拟,并分析了不同板厚的前保险杠耐撞性。选取了前保险杠的变形、受力及吸能3个参量作为柱碰过程的评判指标。结果表明:柱类碰撞时,对比原冷冲压保险杠,热冲保险杠的最大内侵量减小40 mm,最大承载力提高7 k N,最终吸能量提高0.1 k J。因而,热冲压保险杠具有更加优异的柱碰性能。