汽车安全带固定支架的形貌优化设计.pdf

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1、10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.034汽车安全带固定支架的形貌优化设计高志彬，汪攀，赵锴（青岛理工大学，山东青岛266520）摘要：利用hyperworks软件建立了某汽车安全带固定支架的有限元模型，对原设计支架进行了CAE分析，结果表明原设计的支架最大应力为347MPa，超过材料屈服强度340Mpa，需优化设计。用形貌优化技术确定了加强筋的最佳分布方案，进行了优化设计。结果表明，优化后的汽车安全带固定支架最大变形量减少36.7%，最大应力降低17.6%，总体应变能减小32.9%。改善了汽车安全带固定支架的力学性能，达到了优化效果。关键

2、词：形貌优化；支架；有限元；CAE中图分类号：TH122文献标志码：A文章编号：1671-7988(2016)07-109-03ShapeOptimizationDesignoftheAutomobileSeatBeltBracketGaoZhibin,WangPan,ZhaoKai(QingdaoTechnologicalUniversity,ShandongQingdao266520）Abstract:ThefiniteelementmodelofanautomobileseatbeltbracketwasbuiltbytheHyperWorkssoftware.Th

3、ebracketoforiginaldesignwascarriedoutCAEanalysis.Theresultsshowthatthelargeststressofthebracketoforiginaldesignis347MPa,whichexceed340MPa,theyieldstrengthofthematerial.Soitneedoptimization.Usingshapeoptimizationtechnologydeterminedthebestdistributionofreinforcementandoptimizethedesign.The

4、resultsshowedthatthemaximumdeformationofoptimizedautomobilesafetybeltsbracketwasreducedby36.7%,stressdecreasedby17.6%,totalstrainenergydecreasedby32.9%.Themechanicalpropertiesofcarsafetybeltsbracketwasimproved,whichachievetheoptimaleffect.Keywords:shapeoptimization;bracket;finiteelement;C

5、AECLCNO.:TH122DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2016)07-109-03结构优化设计只能根据经验判断，具有一定盲目性，而且传引言统的结构优化设计很难保证不改变原设计的安装环境，不改[1]变物料成本。为达到快速，高效，不改变支架安装环境及汽车安全带固定支架是把安全带固定在车身上的钣金材料成本的优化设计效果，现利用形貌优化技术对安全带固件，主要承受安全带的拉力作用。安全带固定支架属于频繁定支架进行优化设计。使用受力件，且直接关系到乘客人身安全，所以设计的安全形貌优化技术是一种现在结构优化设计正兴起的优化技带固定支架应具有足够

6、的刚度和强度。术，主要应用于各种钣金件的优化设计，提高钣金件的力学传统的结构优化设计主要是根据结构设计人员的经验进[2]性能，如提高钣金件刚度，改善应力分布，减小应力集中。行判断，提出一些较为基本的方案，然后再根据一些判断方在形貌优化中，设计空间由大量的节点波动向量组成，这些法进行优化直到满足为止。传统的结构优化设计的缺点在于节点波动向量按照一定的模式进行组合以满足设计约束，并作者简介：高志彬，副教授，就职于青岛理工大学，研究方向为汽[3-6]最终形成优化后的最佳加强筋分布形貌。采用形貌优化的车电子和汽车动力学。2016年第7期高志彬等：汽车安全带固定支架的形貌优化设计1

7、10方法对此支架优化设计，不仅能提高设计质量，而且减少了加4N/mm的分布载荷。[7]设计成本和时间。1、数学原理及优化流程形貌优化属于常用的结构优化（拓扑优化、形状优化、形貌优化、尺寸优化）中的一种。优化设计有三个要素，即设计变量、目标函数和约束条件。设计变量是发生改变从而提高性能的一组参数；目标函数要求最优的设计性能，是关图2原设计有限元模型于设计变量的函数；约束条件是对设计的限制，是对设计变2.2材料力学参数[8]量和其他性能的要求。形貌优化数学模型可表述为：安全带固定支架所用材料为冷轧双相钢，具有良好的强Minimiz