基于新型梁单元模型的薄壁弯梁耐撞性优化

以矩形截面Z型薄壁弯梁为例,引入新型梁单元参数化模型建模方法,通过对薄壁梁进行碰撞分析提取了塑性铰的弯曲刚度特性曲线,将参数化后的弯曲刚度特性曲线赋予梁单元简化模型,实现了梁单元模型对壳单元模型的等效替代。在此基础上,应用均匀拉丁方试验设计方法,选取一定数量的参数样本点,建立了设计变量与弯曲刚度曲线参数之间的响应面近似模型,并采用连续二次规划的优化算法对梁单元模型进行了耐撞性优化。结果表明,采用新型梁单元简化模型代替详细的壳单元模型进行优化分析是可行的。     

环形梯度多胞结构的多工况耐撞性研究

针对传统多胞薄壁结构在受到冲击时峰值力过大以及在斜向碰撞时易产生全局弯曲而失稳的问题,提出了一种新颖的具有梯度材料分布特性的环形梯度多胞管。提出并推导了环形多胞结构的平均碰撞力的理论模型,并进一步采用实验方法验证了理论模型的可行性。采用数值分析的方法,对比研究环形梯度多胞结构和均匀多胞结构在多角度冲击工况下的吸能特性。研究结果显示：梯度多胞结构比均匀多胞结构具有更好的能量吸收能力和承载特性,尤其在大角度倾斜冲击工况下,梯度多胞结构具有更明显的耐撞性优势;并且,随着梯度指数的增大,梯度多胞结构的峰值力、能量吸收能力都会降低,并呈现逐渐收敛的趋势,梯度厚度区间也对梯度结构的耐撞性有重要影响。     

基于耐撞性的汽车多腔结构吸能盒轻量化设计

为了在保证耐撞性的前提下实现汽车吸能盒的轻量化,通过有限元碰撞仿真对比确定了符合要求的吸能盒结构,并采用基于近似模型的优化方法获得了性能最优的多腔结构吸能盒设计方案.首先建立了多种截面形状吸能盒的有限元模型,使用有限元软件进行了碰撞仿真分析.通过对单腔结构吸能盒与不同截面的多腔结构吸能盒的碰撞性能进行评价与决策,确定了...     

基于虚拟技术的汽车车身耐撞性研究

运用虚拟试验软件对汽车车身侧面进行耐撞性虚拟试验,通过虚拟试验来再现汽车车身侧面的变形情况.通过对虚拟试验与实车车身侧面耐撞性试验结果的比较分析,从而验证对汽车车身侧面进行耐撞性虚拟试验结果的有效性,为我们从理论上分析汽车车身耐撞性提供依据.     

八边形组合结构薄壁管耐撞性研究

为提高薄壁管件耐撞性,在基础截面薄壁管的基础上,设计了八边形组合结构薄壁管件,并通过理论计算和数值仿真对不同的组合结构以及基础截面薄壁结构进行了轴向压溃动力学分析,从而对比研究了八边形组合薄壁结构的耐撞性能.研究结果表明:组合薄壁结构的整体耐撞性相对于基础截面薄壁结构有着极大的提高,其中比吸能平均提高了63.6％.在组...     

车身参数对平台翻滚耐撞性影响规律研究

基于平台翻滚的实车试验,建立有限元与多刚体两种整车仿真模型,并对比实车试验结果验证模型的可靠性。结合仿真与理论分析,研究翻滚角速度与车身参数之间的关系,得出翻滚角速度可作为量化车辆翻滚性能的评价指标结论。通过单因素研究,得出各车身参数（质心高度、车身高度和车辆轮距）对翻滚性能影响的基本规律,以翻滚角速度为指标,结合二次回归正交组合设计方法和多刚体仿真技术,构建车辆翻滚性能与车身参数间的经验公式,实现车身参数与翻滚性能间的定量分析,并通过回归检验与实车对比试验检验公式的有效性。     

轿车保险杠耐撞性结构设计的研究

以某型国产轿车保险杠为例 ,建立了保险杠低速碰撞有限元模型。分析了仿真计算中涉及的关键问题。对保险杠系统进行了耐撞性仿真研究 ,指出了保险杠系统设计的基本准则。保险杠低速碰撞试验验证了仿真结果的可靠性。     

基于简化基本折叠单元法的蜂窝耐撞性优化设计

采用简化基本折叠单元法,即基于简化基本折叠单元的超折叠单元理论对三种常用蜂窝结构的轴向平均压缩应力进行理论求解。为验证理论解的准确性,采用基于LS-DYNA的非线性有限单元法对这三种常用蜂窝结构的轴向压缩进行仿真计算,仿真结果与理论结果吻合很好。基于轴向平均压缩应力理论解,进一步采用多目标粒子群算法分别对这三种预压缩常用蜂窝结构的耐撞性进行多目标优化,发现在所研究的三种常用蜂窝结构中,正六边形蜂窝结构的耐撞性最好。采用LS-DYNA对优化设计的蜂窝结构进行轴向压缩仿真,仿真结果与基于所给出理论公式的耐撞性优化结果相差不大,说明基于所给出理论公式的蜂窝结构耐撞性优化是可行且有效的。     

波纹管耐撞性的理论研究

针对波纹管受轴向压缩时的吸能特性,开展理论分析研究。考虑波纹管发生轴对称变形下的吸能机理,推导出平均压溃力的理论计算公式,从中可以看出它主要受到波纹管几何结构参数、材料性能参数和加载速度的影响。对比数值模拟结果,表明所建立的理论分析模型基本正确。基于理论模型和数值模拟研究了几何结构参数和加载速度的影响规律,随着波纹角的减小和波距的增大,平均压溃力呈加速增大的变化趋势;动态加载时平均压溃力约增大80%。研究工作为波纹管在结构耐撞性领域的应用提供了理论指导和设计帮助。     

基于COPRAS方法的汽车保险杠多工况耐撞性能研究

考虑汽车低速碰撞中的,使用复杂比例评价方法(COPRAS)对不同截面构型的汽车保险杠的耐撞性能进行综合评估与研究。首先,分别在对中碰撞和角度碰撞工况下,建立等质量的六种不同防撞梁截面构型的保险杠的有限元模型并进行仿真分析,选取碰撞加速度、碰撞时间、保险杠最大变形量和保险杠系统吸收能量为评价指标,然后,使用COPRAS评价方法对六种不同防撞梁截面构型的保险杠的综合耐撞性能进行评估,最后,得到具有最优综合耐撞性能的保险杠设计并进行耐撞性能分析。由此得出,COPRAS方法可以高效、合理地用于汽车保险杠的安全设计。     

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。     

基于管内填充方法的客车侧翻安全性改进研究

按照欧洲ECE R66法规,建立了客车整车有限元模型,利用LS_DYNA软件模拟了客车侧翻时车身的动态响应。针对原车身结构侧翻存在的问题,提出了基于管内填充方法的结构改进方案,并进行了仿真分析和试验验证。仿真及试验结果表明,在适当位置的矩形钢管内填充石蜡、松香或环氧树脂与木屑及固化剂的混合物,都可使车身上部结构刚度提高。考虑到高温时的稳定性,环氧树脂与木屑及固化剂的混合物效果更佳。改进后的客车车身骨架在侧翻时没有与乘员生存空间发生相互穿透,满足法规要求。     

基于混合近似模型的汽车正面碰撞耐撞性优化设计

以汽车前部结构主要零件的厚度为变量,采用拉丁超立方试验设计方法生成100个汽车正面碰撞有限元仿真模型样本数据并进行计算,对计算结果应用Kriging模型、最小二乘响应面模型、径向基函数模型构建前部结构质量、B柱加速度最大值和前部结构最大吸能相对于各部件厚度的三种近似模型。以B柱加速度最大值为目标,约束前部结构最大吸能、前部结构零件质量及各零件厚度,利用模拟退火算法和三种空间密集撒点优化搜索方法,最终得到一组最优的前部零件厚度组合,使得B柱加速度最大值最小。研究表明,该方法计算精度和效率较好地满足了耐撞性工程设计的需求。     

基于碰撞仿真对小客车的结构改进

利用非线性动力显式有限元方法，建立了一个详细的小客车整车有限元模型，进行了小客车正面碰撞刚性墙的仿真。仿真结果表明这个小客车初始设计的耐撞性不足，某些零件的能量吸收特性和变形模式不合理。基于仿真结果。对小客车的前部进行了重新设计以改进其耐撞性。对改进后的小客车的有限元分析结果表明，小客车的碰撞性能有了很大改善。     

基于C-NCAP的类菱形概念车侧碰安全性研究

研究了类菱形概念车的特殊布置方式。根据中国新车评价规程(C-NCAP)侧碰试验的要求,在同一建模方法下建立了类菱形概念车与某常规轿车的侧面碰撞有限元模型,并对二者的侧向刚度及侧碰性能进行了分析与对比,结果表明类菱形概念车侧向刚度及侧碰性能均明显优于常规轿车。     

大客车翻滚碰撞性能研究与改进设计

大客车在高速公路上翻车是造成人员伤亡较多的一种常见交通事故。为研究某大客车的耐撞性,应用有限元法建立了该车骨架的仿真模型,并运用模态对比法验证了模型的可靠性。按照欧洲ECE R66标准的要求模拟了该车的翻滚过程,计算了翻滚后的变形量,分析了产生局部变形过大的主要原因。对车身局部结构进行了改进设计,使其翻滚碰撞性能得到提高。应用该方法可以在概念设计阶段就能预测出该车身结构的耐撞性并提高设计质量、节约开发成本。     

基于Agent模型的汽车车身多学科设计优化研究

汽车车身设计是一项复杂的系统工程，针对设计涉及多个学科专业领域的特点，提出了基于Agent模型的汽车车身多学科设计优化方法。基于Agent的MDO方法是一种很有潜力的MDO方法，这种方法具有如下特点：流程简单，各个学科组可自主地、并行地进行设计优化，没有系统级协调优化环节。实例研究表明，基于Agent模型的多学科设计优化方法对于解决复杂系统问题有很好的应用前景。     

基于骨架模型的参数化人体建模

产品的设计开发一般经过概念设计、参数化设计和详细设计三个阶段,这种过程称为自顶向下的设计。骨架模型是Pro/ENGINEER自顶向下设计的一个强有力工具。通过人体结构分析、人体尺度和百分位数的选择,得出了采用骨架模型进行参数化人体建模设计的详细步骤,并实现了人体模型的再生。实践证明这种设计方法可以在提高设计效率的同时保证极高的准确性,并为人机工程学领域研究提供了新方法。     

Crashworthiness analysis on alternative square honeycomb structure under axial loading

Hexagonal metal honeycomb is widely used in energy absorption field for its special construction. However, many other metal honeycomb structures also show good energy absorption characteristics. Currently, most of the researches focus on hexagonal honeycomb, while few are performed into different honeycomb structures. Therefore, a new alternative square honeycomb is developed to expand the non-hexagonal metal honeycomb applications in the energy absorption fields with the aim of designing low mass and low volume energy absorbers. The finite element model of alternative square honeycomb is built to analyze its specific energy absorption property. As the diversity of honeycomb structure, the parameterized metal honeycomb finite element analysis program is conducted based on PCL language. That program can automatically create finite element model. Numerical results show that with the same foil thickness and cell length of metal honeycomb, the alternative square has better specific energy absorption than hexagonal honeycomb. Using response surface method, the mathematical formulas of honeycomb crashworthiness properties are obtained and optimization is done to get the maximum specific energy absorption property honeycomb. Optimal results demonstrate that to absorb same energy, alternative square honeycomb can save 10% volume of buffer structure than hexagonal honeycomb can do. This research is significant in providing technical support in the extended application of different honeycomb used as crashworthiness structures, and is absolutely essential in low volume and low mass energy absorber design.