基于頂壓及側(cè)碰安全性的B柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、在車頂擠壓和側(cè)面碰撞中，B柱作為主要的承載部件，抵抗車頂結(jié)構(gòu)和側(cè)面結(jié)構(gòu)發(fā)生的大變形，對保護(hù)乘員安全和提高車身車頂及側(cè)面結(jié)構(gòu)的耐撞性能起到重要的作用。因此，B柱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對提高車頂強(qiáng)度和側(cè)面碰撞安全性能具有重要意義。
　　 本文以某轎車為研究對象，建立了整車頂壓和整車側(cè)面碰撞的數(shù)值分析模型，并分別將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。分析結(jié)果顯示，由于B柱結(jié)構(gòu)剛度及其分布情況的不合理導(dǎo)致了整車車頂強(qiáng)度和側(cè)面碰撞安全性能較

2、差。該車型的車頂強(qiáng)度處于較低水平，側(cè)面碰撞的侵入量和侵入速度都偏大，其碰撞安全性能有待提高。同時，對B柱結(jié)構(gòu)在側(cè)面碰撞下三種典型的變形模式進(jìn)行了分析，并研究了采用高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)的頂壓性能設(shè)計(jì)策略。
　　 本文綜合考慮到車頂強(qiáng)度和側(cè)面碰撞的安全性能，對某型轎車的B柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)和拼焊板技術(shù)將B柱內(nèi)外板分成上下兩部分進(jìn)行焊接。將四塊拼焊板的高強(qiáng)度鋼選型和厚度作為離散設(shè)計(jì)變量，同時對材料成本、車頂最大承載作用力、B

3、柱侵入速度和侵入量進(jìn)行約束，建立B柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。采用移動最小二乘法構(gòu)造近似模型，結(jié)合遺傳算法對B柱拼焊板結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 結(jié)果表明：在材料成本基本保持不變下，采用高強(qiáng)度鋼和拼焊板的B柱結(jié)構(gòu)有效地減少了結(jié)構(gòu)總質(zhì)量，降低了13.8％；在側(cè)面碰撞工況中，B柱結(jié)構(gòu)剛度的合理分布使其侵入速度和侵入量分別減小了5.6％和3.8％，并獲得合理的變形模式。同時，乘員最大AIS均值降為2.967。在頂壓工況中，車頂承載能力提高18