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。     

汽车车身结构安全部件材料的优化设计

随着人们安全意识的提升,对汽车安全性能也随之提出了更高的要求。本文结合汽车车身结构安全性能的相关要求,提出了一种高强度钢材料匹配的部件材料优化设计方法,并通过各种模型数据计算证实,该方法在车身设计上,可较好的实现对汽车正碰撞的耐撞性能的提升,且能够促使车身结构轻量化。为此,该方法是一种具有较高有效性和准确性,使得新产品开发周期能够得以缩短的设计方法。     

基于整车侧面碰撞的对标分析

介绍了汽车碰撞对标分析的基本过程和内容,并针对一汽海马某车型的侧面碰撞进行了对标分析.通过车身变形模式、车身加速度和速度、车身侵入量3个指标的对比,验证了CAE建模方法的有效性及侧面碰撞仿真模型的精度,为该车型后续碰撞安全性能开发的仿真分析奠定了基础.     

考虑NVH性能与碰撞安全性的轿车车身轻量化设计

建立某国产轿车车身有限元模型,在考虑车身的模态、刚度、车内声压以及多种碰撞工况的前提下,以车身结构质量最小化为目标,以车身的相关部件的厚度为变量,在进行最优拉丁超立方采样的基础上,运用Kriging近似建模技术建立近似模型,采用改进的粒子群算法求解其最优解,建立了综合考虑NVH性能和碰撞安全性的车身轻量化设计方法,在满足以上性能的情况下,达到了减重10.3%的效果,为开展车身多学科优化设计研究提供可借鉴的方法和途径。     

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。     

某车型MDB侧面碰撞热成型B柱撕裂结构优化

为解决某车型侧面移动式可变形壁障碰撞试验热成型B柱撕裂问题,采用计算机辅助工程建立了与试验对标良好的侧面碰撞仿真模型。通过仿真模型分析找到了B柱撕裂的原因,提出了弱化B柱根部区域门槛加强板支撑盒和改进焊点工艺的优化方案。试验结果表明:该优化方案能够有效降低撕裂区域应力集中,B柱没有出现撕裂问题,提高了车身侧面碰撞安全性能。     

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%。     

DP590钢的力学性能及在车身结构件的应用

为了研究高强度钢DP590的性能及在车身设计中的应用,基于微机控制电子万能试验机,对DP590的材料进行拉伸测试,结果显示材料的屈服强度达到486MPa,抗拉强度达到702MPa。通过建立侧面移动障碍壁碰撞模型,对汽车B柱进行侧面整车碰撞数值模拟,并分析了该成形件在碰撞中的抗撞击性能。重点研究了汽车B柱在碰撞模拟中的动态性能,并对碰撞过程中B柱的应力、塑性应变、速度及弯曲变形进行了详细分析,提出了对车身结构设计时,应整体分析其骨架布局,并对局部零部件的关键部位提出了布置吸能材料,以降低碰撞时产生的峰值应力。     

基于高强钢与材料填充的白车身耐撞性轻量化设计

车身结构在碰撞中承担着变形吸能、传递碰撞力以及维持生存空间的作用,基于耐撞性前提下的白车身轻量化设计,有助于提高车辆动力性与燃油经济性,降低排放。将车身结构碰撞形式分解为轴向压溃与横向弯曲两种工况,通过研究不同等级高强钢板与不同类型材料填充组合结构在两种工况下的吸能与抗弯性能,得到针对安全部件与模块的优化结论。将这些结论应用于某量产SUV车身,仿真分析表明该方法不仅提升了车身耐撞性能,同时降低了白车身质量,实现了车身的耐撞性与轻量化设计。     

碰撞安全性能驱动的车身前端结构优化设计

为了提高概念设计阶段车身结构设计对后续详细设计阶段的指导意义,通过车身零部件的隐式参数化建模方法实现CAE驱动的概念设计。以车身正碰主要吸能结构的前防撞梁、吸能盒以及前纵梁为例,建立了包含对车身结构碰撞性能具有较大影响的细部结构的参数化模型,并对模型的网格质量进行控制,可以实现参数化CAD与CAE模型间的快速响应。概念设计阶段该参数化模型可以通过形状、尺寸、材料的协同优化,提高后续工程设计的可靠性和效率,缩短开发周期。     

多学科设计优化在整车轻量化设计中的应用研究

采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高计算效率,采用了一种新型的响应面构建方法——逐步回归响应面方法构建了整车耐撞性与白车身自由模态多学科系统的近似模型,利用序列二次规划优化方法对此近似模型进行优化,避免了整车碰撞传统优化设计方法计算量大,在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点,在满足了CMVDR294安全法规的同时,使得白车身的扭转模态值得到提高,汽车重量得到较大程度的减轻。     

白车身多学科轻量化优化设计应用

在白车身开发早期阶段引入结构轻量化思想,建立隐式全参数化白车身模型,通过多学科优化过程,找到白车身零件形状、尺寸、位置与厚度等各参数之间的最佳组合,以及满足系统各项性能要求的重量最优解,使白车身轻量化设计的潜能得到最大程度的发挥。根据白车身自身性能的特点对其分成不同的优化区域分别进行不同工况的优化,从而合理地安排设计变量和样本点数量,并对由试验设计得到的近似模型进行多学科的轻量化优化设计,有效地控制分析与优化时间,给车身设计提供指导。最终得到的白车身方案减重12 kg,减重率达到4.5%。同时利用方差分析方法,对各设计变量对性能的贡献量与主效应进行分析,掌握设计变量对刚度,模态、被动安全性能以及重量的影响规律。     

参数化模型数据库的建立及应用

针对SFE CONCEPT^TM参数化建模设计软件的传统建模方式,存在建模速度慢、上手难度高、通用率低的特点。在白车身早期开发阶段,引入SFE参数化模型数据库概念。对跨平台多款车型数据调研,并结合白车身早期概念设计流程,制定SFE参数化模型数据库建模标准,并严格按照标准建立数据库以及对其应用。结果表明:达到了缩短建模时间、降低建模难度与模型通用率高的预期要求。     

Multi-objective optimization of vehicle crashworthiness using a new particle swarm based approach

Vehicle crashworthiness is an important issue to ensure passengers safety and reduce vehicle costs in the early design stage of vehicle design. The aim of the crashworthiness design is to provide an optimized structure that can absorb the crash energy by controlled vehicle deformations while maintaining enough space of the passenger compartment. Meta-modeling and optimization techniques have been used to reduce the vehicle design cycle. In this paper, a new particle swarm-based optimization method is presented for multi-objective optimization of vehicle crashworthiness. The proposed optimization method is first validated with a multi-objective disk brake problem taken from literature. Finally, it is applied to multi-objective crashworthiness optimization of a full vehicle model and milling optimization problems to demonstrate its effectiveness and validity.     

某轿车白车身模态分析与优化

论述有限元模态分析基本理论,采用Hypermesh软件建立了某汽车白车身有限元模型.通过optistruct对该模型进行模态分析计算,得到白车身的各阶模态频率和模态特性.并对结果进行分析,提出利用各阶模态的应 变能分布,确定车身结构弹性变形最大位置的方法,有针对性地加强车身的局部刚度用以提高固有频率,最后计算出优化后的...     

副车架侧边纵梁耐撞性优化设计

为了对全框式副车架侧边纵梁结构进行耐撞性优化设计,以副车架侧边纵梁结构参数为变量,建立了该结构耐撞性和轻量化优化问题的数学模型。运用方差分析法（ANOVA）选择对副车架侧边纵梁耐撞性和轻量化影响显著的结构因子作为主要设计变量,采用正交试验设计方法进行试验设计;运用LS-dyna软件进行碰撞模拟;根据有限元仿真结果建立了响应面近似模型,并对该近似模型解决该问题的可靠性进行了验证,结果表明,所建立的响应面近似模型适合解决组合优化问题。优化设计后的副车架侧边纵梁能在提高耐撞性能的同时,保持较好的轻量化水平。     

New methodology for light weight solutions to improve BIW structural performance using bulk head optimization

Body-in-white (BIW) is the Car body with welded sheet metal parts painted in white. Automobile companies were trying to optimize mass and improve performance with optimal mass addition. In many automotive industries many BIW designs due to aggressive mass optimization, there is a need to have smart solutions to improve BIW structure performance with very little mass increase. In this paper, a new technique of identifying the optimized internal reinforcements in the BIW at conceptual BIW design phase using Deign of experiments and Multi-objective optimization has been investigated. The paper focus on the Bending and torsion stiffness load cases to evaluate the BIW performance. Bulk head designs were designed at the major joints like A-pillar, B-pillar, C-pillar and rocker and their optimal locations to improve stiffness with minimum mass increase were identified using Design of experiments and multi objective techniques. The research shows that the optimized Bulk head design locations using the DOE technique has improved the overall BIW stiffness performance by 3.9% with 1.2% of mass addition in the BIW.     

面向对象技术在白车身系列化设计中的应用研究

提出了白车身系列设计中的面向对象方法，建立了该方法的抽象模型，并阐述了此方法的具体应用过程。     

基于Pareto挖掘的白车身侧碰安全件轻量化优化设计

为提高白车身轻量化优化效果,提出了熵权灰色关联分析法用于挖掘非支配Pareto解集中的最优解。建立了白车身及整车侧碰有限元模型,通过实车侧碰试验验证了所建模型的准确性。以侧碰安全件料厚为设计变量,综合考虑白车身弯扭刚度、振动频率等基本静-动态性能及侧碰安全性能,构建径向基函数神经网络结合Kriging（RBFNN-Kriging）混合近似模型并联合第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ算法）进行了多目标优化。最后,提出了熵权灰色关联分析法计算所有非支配Pareto解的灰色关联度,并以此为评价指标进行多目标决策。优化决策结果表明：在满足白车身性能设计基线的要求下,白车身侧碰安全件质量减小了2.68 kg,取得了较好的轻量化效果。     

基于有限元法和Taguchi方法的移动硬盘耐撞性能稳健设计

运用Taguchi参数设计方法,提出了基于数值模拟的移动硬盘跌落冲击耐撞性能稳健设计方法。以6.3cm(2.5in)移动硬盘为研究对象,建立了基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA的移动硬盘跌落冲击三维有限元模型。分析了关键结构参数对移动硬盘耐撞性能稳健性的影响,进行了移动硬盘耐撞性能稳健设计,获得使磁盘盘片接触面等效应力对地面硬度变化具有稳健性的最优参数水平组合,并进行了仿真试验验证分析。该方法为改进设计提高移动硬盘耐撞性能提供了理论依据。