基于耐撞性拓撲優(yōu)化的汽車碰撞安全關鍵件設計.pdf

1、近年來汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，中國儼然已經成為汽車產銷的第一大國。我國居民汽車保有量的不斷提高，同時也伴隨著交通事故的發(fā)生的次數也不斷提高。隨著人們對汽車碰撞安全性能的認知也日益提高，汽車的安全性能也等同于舒適性和動力經濟性成為了人們購買汽車考慮的重要性能之一。為了滿足國家目前現有的安全法律、法規(guī)和C-NCAP的星級評定指標，同時迎合消費者的市場需求，汽車廠商對于車輛的碰撞安全的結構設計也越來越重視。
　　 在汽車開發(fā)的概念階段，拓

2、撲優(yōu)化手段可以有效的找出最佳的碰撞載荷路徑，有助于整車的碰撞安全性能提升。不同于傳統(tǒng)的拓撲優(yōu)化方法，耐撞性拓撲優(yōu)化方法可以直接運用動態(tài)的加載方式，運用LS-DYNA的顯式有限元算法直接參與優(yōu)化模型的計算迭代過程中。本文詳細的闡述了基于LS-DYNA顯式有限元算法的耐撞性拓撲優(yōu)化方法，并給出其迭代求解的數學模型。
　　 本文以實際工程為依托，以某設計開發(fā)階段車輛為研究對象，將耐撞性拓撲優(yōu)化方法應用到車輛實際開發(fā)過程中。針對車輛正面

3、碰撞（正面100％重疊剛性壁障碰撞，下同）安全性能不佳，運用耐撞性拓撲優(yōu)化方法，對目標車輛的前艙主要碰撞安全部件進行正面碰撞的拓撲優(yōu)化，以拓撲優(yōu)化結果的材料分布情況為依據，結合薄壁管、梁結構的壓潰理論以及實際工程因素，指導車輛前艙主要吸能部件的結構的初始設計。針對其在分析過程中存在的側面碰撞（可變形移動壁障側面碰撞，下同）侵入量較大及偏置碰撞（正面40％重疊可變性壁障碰撞，下同）門檻梁折彎等現象，運用耐撞性拓撲優(yōu)化方法，建立門檻梁的等效

4、拓撲優(yōu)化模型，對門檻梁及其內部結構的材料分布進行重新定義，經過必要的工程詮釋和工藝修正后，獲得門檻梁的拓撲優(yōu)化結果。根據拓撲優(yōu)化結果，在初始設計的基礎上重構車輛碰撞有限元模型，對其碰撞安全性能進行分析。結果表明:正面碰撞過程中，前艙吸能空間的利用率大大提高，降低車輛有效加速度;偏置碰撞過程中門檻梁的X向壓潰量由20.3mm降低到13.8mm;側面碰撞過程中，B柱相對于假人骨盆位置的侵入量降低11.5％，侵入速度降低6.5％，這對于保護車