基于内凹三角形负泊松比微结构的汽车B柱优化设计

为满足B柱多目标性能需求,设计了内凹三角形负泊松比微结构B柱。首先,采用单胞法推导新型微结构相对密度公式;其次,对3D打印微结构样件开展准静态压缩试验,以验证有限元模型的准确性;继而,以单位体积吸能量(SEA)最大、峰值力(PCF)和相对密度最小为目标,采用遗传算法(GA)获得最优微元胞结构参数。基于此,以质量最小为目标对B柱进行厚度优化,通过3种工况分析可得:相较于无夹芯碳纤维B柱,新型B柱后向弯曲位移降低5.28%;相较于无夹芯碳纤维B柱与碳纤维B柱,新型B柱侧向弯曲位移分别降低42.28%和48.05%,三点弯曲最大接触力分别提升80.08%和12.63%,三点弯曲位移分别降低0.02%和2.14%。

基于仿生獾牙分层理念的夹芯板电池箱优化设计

为提升电池箱的力学性能,该文基于仿生獾牙分层结构设计理念,设计了一种三角形伞状微结构(TUCS)负泊松比(NPR)夹芯板电池箱。首先,基于獾牙宏观结构建立了仿生獾牙梯度模型;其次,推导了TUCS-NPR的力学模型,并开展TUCS样品的准静态压缩试验,验证了力学模型和有限元仿真的准确性;最后,基于电池箱模态与静力学分析结果对其开展厚度、形貌及拓扑优化,优化后的电池箱在静力学工况下的整体性能均得到了有效提升,且优化后的电池箱质量降低56.4%。同时对优化后的电池箱进行了碰撞、挤压与跌落工况验证。结果表明,新型电池箱在相应工况下的位移和应力均满足安全要求,电池箱具备良好的强度和抗变形能力。