基于汽车侧面碰撞安全性B柱结构优化设计

侧面碰撞是重要的汽车安全性评价指标,在汽车发生侧面碰撞时,B柱结构起到重要的缓冲吸能和保护乘员的功能。基于碰撞法规,对汽车侧面碰撞进行分析,采取补丁板结构对B柱进行优化设计。根据侧面碰撞工况特点,建立B柱、安装支架、台车等组成的碰撞模型,对比不同速度下B柱各测点的侵入量、侵入速度和变形量的变化;基于分析结果,对补丁板结构进行设计;对比分析优化前后各参数的变化;将设计方案应用于某车型的优化设计,并进行试验验证。结果可知:在B柱碰撞变形关键区域增加补丁板进行局部强化,B柱其它区域不做强化处理的方法实现轻量化设计;采用补丁板结构的B柱设计可在降低侧面碰撞侵入量的同时实现B柱轻量化效果,较原设计重量减轻29.2%,各位置测量点的侵入量最高减少18.6%(D4位置);将该补丁板结构应用于某车型改进设计,仿真计算与试验侵入量相对偏差小于5%,改进B柱结构后的轿车碰撞仿真模型也较为准确,侧面碰撞试验中改进后的被试品轿车各项乘员安全评价指标全部达到法规要求;对比结果表明设计方法的准确性,为同类设计提供重要参考。     

侧面碰撞车门解锁问题结构优化

为解决某车型侧面移动式可变形壁障(MDB)碰撞过程中后侧门门锁解锁问题,通过在与试验对标良好的侧面碰撞仿真模型中加入后侧门门锁机构模型,仿真分析得出碰撞时门把手区域发生过大的翻转变形,是导致车门解锁开启的原因。提出了车门外板上部增加一根加强板的优化方案,改善外板门把手区域局部变形。试验结果表明:该优化方案能够有效降低门把手区域的翻转变形,车门保持锁止状态,提高了车身侧面碰撞安全性能;在侧面碰撞仿真模型中增加精细的门锁机构模型,不仅能更准确地模拟车门整体变形,而且能很好地发现和解决门锁解锁问题。     

基于仿真分析的汽车B柱侧面碰撞性能设计

汽车车身B柱是侧面碰撞过程中最重要的载荷承载部件,其变形模式和能量吸收对其入侵速度和入侵量有重要影响,并最终影响乘员损伤。针对某车型B柱的侧面碰撞性能设计,首先建立了整车侧面碰撞仿真模型,然后采用从整车模型中提取B柱子系统模型的方法,从而大大提高计算效率,并对子系统模型进行了验证,基于该子系统模型完成了车身B柱的侧面碰撞性能优化设计。工程算例表明,该方法在B柱的性能优化设计方面具有较强的工程实用性。     

轿车侧面碰撞安全结构改进方法研究

针对我国某一款侧面碰撞安全不符合《汽车侧面碰撞的乘员保护》标准要求的国产车型,通过深入分析该车型存在侧面碰撞安全问题的根源,结合轿车侧面结构安全设计普遍原则及与同类车型侧面碰撞变形结果的对比分析,提出了改进B柱、车门内壁的减速板、车门防撞杆和车门槛台阶等措施。为了验证改进方案的有效性,建立了该车型的侧面碰撞有限元模型,采用了有限元计算和基于PSM方法的假人损伤分析。仿真结果表明,改进方案能减小车门侵入量和明显降低假人损伤值,显著提高轿车的侧面碰撞安全性。     

某车型侧面柱碰工况安全性能分析及优化

针对某车型在Euro-NCAP侧面柱碰工况中车身结构强度不足、侧面入侵过大以及乘员伤害较大等问题进行分析。在LS-DYNA环境中建立该车型整车结构侧面柱碰仿真模型和驾驶员位约束系统仿真模型,通过完善传力路径、提升侧围以及前地板相关区域结构强度等优化方案,减小了该车型在侧面柱碰工况中的结构变形以及侧面入侵程度,最终实现乘员伤害的改善。     

基于仿真的车身侧面碰撞关键区域变形反求

侧面碰撞中,汽车与假人接触的关键区域的变形历程对于研究侧面碰撞中假人的保护很重要但基本上难以通过测量得到。提出用仿真验证的方法反求侧面碰撞关键区域的变形时间历程。根据中国新车星级评价规程(CNCAP)侧面碰撞试验测量得到假人各部位的响应、侧面碰撞关键区域最终的变形以及碰撞动画,通过调整建立的侧面碰撞仿真模型中关键区域的变形时间历程,最终使仿真计算结果与试验结果接近一致。     

应用正交试验法汽车B柱轻量化设计分析

B柱是车身重要的承载结构件,对侧面碰撞安全具有重要影响,同时B柱也是轻量化设计的重要单元。根据B柱的结构特点和在车辆侧面碰撞中的结构形态,搭建B柱侧面碰撞仿真分析模型;根据分析结果和零件的可制造性分析,基于正交试验法对B柱的材料和厚度进行设计,并根据乘员的相对位置对激光拼焊的焊缝进行设计;根据侧面碰撞的侵入量和侵入速度对比,选出最优激光拼焊设计方案;基于侧面碰撞分析模型,对轻量化设计前后B柱的安全性进行对比分析。结果可知:随拼焊线向底部移动,危险区域的最大减薄率并不是线性增减,在可选取范围内将焊缝位置确定为距离底端380mm的位置;B柱选择拼焊板结构,下部材料为DP780,厚度为1.8mm,上部材料为DP590,厚度为1.6mm;采用激光拼焊结构的B柱重量减轻23.1%,各位置测量点的侵入量最高减少18.6%(D4位置),满足结构耐撞性的要求。     

基于可制造性的汽车B柱轻量化设计分析

针对B柱采用激光拼焊进行轻量化设计的问题,基于B柱的可制造性分析,采用了正交试验法,对B柱拼焊材料选定、焊缝位置设计、拼焊材料厚度等进行了研究。以B柱侧面碰撞安全性分析为基础,以碰撞过程中的最大侵入量和最大侵入速度为评价目标,对原设计方案和新设计方案的安全性进行了对比分析;在满足侧碰五星标准的前提下,将减重最多的方案作为最优的轻量化设计方案;对实际生产B柱的型面公差、最大减薄率、碰撞安全性进行了分析。研究结果表明:焊缝位置距离底端380 mm位置最优;当材料组合为DP800/DP600,厚度为1.8 mm/1.6 mm,B柱质量由4.449 kg降为3.50 kg,减重了21.3%;通过配合调整冲压工艺参数,B柱产品经检测后,型面合格率100%,最大减薄率21.1%,符合要求;侧面碰撞试验表明强度满足要求,且仿真与实验结果基本一致,误差在4%以内,分析结果可靠。     

电动汽车偏置碰撞安全性改进的台车方法

针对某纯电动汽车在40％偏置碰撞试验中出现的保险杠和吸能盒撕裂问题,设计了台车试验方案.基于电动车整车模型,建立了台车的CAE模型,通过多次计算仿真,得到台车的等效速度,并按照等效速度对台车模型进行了偏置碰撞试验.仿真和实验中,台车系统的保险杠变形与整车偏置碰撞的变形基本一致,且通过分析吸能盒和纵梁的截面力峰值,验证了台车试验和整车实验的相关性.为基于子系统试验优化保险杠和吸能盒提供了依据,该系统的设计降低了试验成本,提高了优化效率.     

铝制车身仿真方法研究及试验对标分析

基于某MPV车型进行铝制车身碰撞安全仿真方法的研究,应用内聚力材料模型模拟胶粘连接和应用Constrained_SPR2模型模拟自穿刺铆钉,并与正面碰撞试验结果进行对标,从车身关键零部件变形模式、B柱下部加速度曲线和其他试验数据等方面进行了对比分析。结果表明:正面碰撞仿真结果与试验高度吻合,内聚力材料模型和Constrained_SPR2模型能分别有效模拟胶粘和铆接连接区域实际碰撞情况。     

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。     

乘用汽车小重叠率侧面柱碰撞的乘员损伤研究

基于侧面柱碰撞对乘员伤害的严重性,利用LS-DYNA与Hyper Works软件建立了某乘用汽车的侧面柱碰撞仿真模型,通过ES-2RE型假人对该事故形态中乘员的损伤进行了仿真研究。其结果表明:在侧面柱碰撞中人体的头部、颈部、下部肋骨以及腹部受到的伤害较大,而上、中部肋骨以及骨盆的伤害较小。     

基于侧面碰撞安全性的汽车车身结构优化设计

针对车身的侧面碰撞安全性与轻量化两学科相互制约的问题,建立某SUV侧面碰撞仿真模型进行研究,并对其仿真结果进行分析,分析得到对车身安全性有重要影响的关键构件并将其厚度作为设计变量;通过均匀试验设计获取试验数据,并用逐步回归方法构造整车侧碰安全性和轻量化等性能相关的响应面近似模型,然后运用序列二次规划法(SQP)结合基于自适应加权的多目标优化方法对车身结构进行多学科协同优化。在保证整车轻量化目标的同时,显著提高了车身侧面碰撞安全性。     

基于6σ稳健设计的轿车侧碰车身B柱轻量化研究

考虑不确定性因素的稳健设计是提高轿车设计中结构可靠性与碰撞安全性的有效途径。传统的轿车车身优化设计,由于忽略加工、制造和环境等不确定性因素,导致设计目标如碰撞性能或者轻量化效果不稳健。研究了考虑不确定性因素干扰下的6σ稳健性设计,以某轿车侧面碰撞为实例,首先根据相关碰撞法规建立了准确的有限元模型并进行了验证,然后在建立了确定性优化模型以及代理模型后,采用序列二次规划算法求得了最优解并进行可靠性分析,最后采用6σ稳健性设计方法对原车身B柱进行了轻量化研究和改进并与确定性优化结果以及原车身B柱进行了对比分析。分析结果表明,优化后的轿车车身B柱碰撞工况下性能稳健性得到全面的提高,且质量相比于原车身B柱减小了3.2%。     

面向侧面柱撞的微型客车耐撞性研究

基于侧面柱碰撞的理论,对比分析了微型客车与轿车的质心、结构及总布置对能量传递和车体结构耐撞性的影响,指出了微型客车结构的改进方向,并据此进行了微型客车侧面柱碰撞仿真分析和结构优化。研究结果显示,优化后微型客车耐撞性能得到显著提升,证明所提出的微型客车侧面柱撞优化方法是可行的。     

正面碰撞中乘员小腿伤害的优化分析

针对某车型正面碰撞滑车试验过程中假人小腿失分问题,基于多次滑车匹配试验数据进行了研究,分析了正面碰撞中假人小腿伤害机理和汽车实际碰撞中假人小腿伤害超标问题。根据试验数据建立了有限元分析模型并对基础滑车试验进行了仿真对标,验证了模型有效性。结合试验数据及仿真结果分析了假人小腿失分原因,并对歇脚板区域进行了结构优化以改进小腿得分,最后通过滑车试验验证了方案可行性。研究结果表明,依据滑车试验数据所建立有限元仿真分析模型可预测假人运动姿态及伤害值;通过优化脚部缓冲垫的结构与材料强度,提高缓冲垫的吸能效果来减小小腿伤害,可达到结构优化目的,从而为改进小腿得分、提高车辆碰撞星级提供了参考。     

利用三点抗弯评估汽车B柱的抵抗变形能力

汽车B柱一直是汽车侧面碰撞中主要的承力部件,对于汽车侧面碰撞情况中B柱一直是主要的优化对象,优化内容大多包括材料或者结构。对于汽车碰撞这种大变形大位移的情况,部件的抵抗变形能力在很大程度上反应了该部件的防撞能力,对于优化材料利用三点抗弯可以很好的评估其抵抗变形能力从而判断其防撞能力,这种方法的优势在于节省人力物力,既节省了时间也评估了抵抗变形能力。     

基于OptiStruct优化的汽车侧围结构耐撞性研究

侧面碰撞对乘员造成重大的伤害。基于拓扑优化设计和形貌优化设计,在概念设计阶段对侧围B柱进行耐撞性研究。运用Opti Struct对B柱模型进行拓扑优化和形貌优化,使得缩短开发周期减少成本的同时,也提高整车耐撞性能,减小质量。结果表明Opti Struct优化方法可以有效提高设计效率。     

车身“精细”碰撞仿真的三维应力应变网格映射方法

针对"精细"碰撞模拟中引入应力和应变分布这一问题,以一步逆成形有限元方法为基础,提出了一种快速有效的三维应力应变网格映射方法,采用该方法能够在碰撞模拟中更真实反映冲压成形残余应力和应变效应。使用LS-DYNA软件建立了移动壁障与某车的侧面碰撞仿真模型,并以其主要吸能装置B柱为例,验证了该方法能够准确有效地在碰撞模拟中引入成形零件的应力应变空间分布。碰撞模拟结果表明:不同冲压因素对B柱耐撞性的贡献略有差异,应力分布对其吸能效果影响最大。因此在"精细"碰撞仿真过程中,更应考虑引入应力的三维因素。     

乘用车高度变化对偏置碰撞B柱加速度影响研究

本文旨在研究由质量变化引起的乘用车高度变化对偏置碰撞B柱加速度影响。首先,利用经过验证的丰田Yaris搭建CNCAP偏置碰撞仿真模型,然后构建不同整车高度仿真模型,分析高度变化对B柱加速度的影响。结果表明,当整车高度下降较多时对B柱参考点加速度影响偏大,碰撞仿真中需要考虑质量变化引起的高度变化对碰撞仿真精度的影响.