基于大客车碰撞分析的新型PVC护栏梁板拓扑优化.pdf

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1、振动与冲击第34卷第11期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK基于大客车碰撞分析的新型PVC护栏梁板拓扑优化雷正保，李丽红(长沙理工大学汽车与机械工程学院，长沙410004)摘要：为了开发出一套新型“以塑代钢”PVC护栏，根据国内现有的评价标准，通过建立汽车一护栏有限元模型，并结合元胞自动机的拓扑优化方法，展开了对客车碰撞条件下的新型PVC护栏梁板截面耐撞性拓扑优化分析。首先，根据护栏梁板设计理论，在对比Q235与PVC材料力学性能中，得出了增大梁板弯曲刚度的重要因素；其次，利用耐撞性拓

2、扑优化方法，对梁板设计域进行了不同工况下的拓扑优化分析，并得出了PVC护栏梁板拓扑构型；最后，利用仿真软件针对所提取的近“H”型梁板拓扑构型进行了仿真验证分析。分析结果表明：0．25质量分数下的梁板拓扑构型能够对10t客车实现A级防护能力，护栏梁板的最大横向偏移量为785mm，车体、l，、z轴的最大加速度分别为6．67g,4．93g、2．16g，均小于评定标准的20g，满足碰撞安全性标准要求。关键词：PVC护栏；元胞自动机；耐撞性；拓扑优化中图分类号：U467．1+4文献标志码：ADOI：10．1346

3、5／j．cnki．jvs．2015．11．009BeamtopologicaloptimizationofnewPVCbarriersbasedonpassengercarcrashanalysisLEIZheng—bao，LILi—hong(1．CollegeofVehicleandMechanicalEngineering，ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha410004，China)Abstract：Inordertodevelopan

4、ewbarriertoadapttothetrendof“plasticstoreplacesteel”，accordingtodomesticcurrentavailableevaluationstandards，thecrashworthinesstopologicaloptimizationanalysiswasimplementedforaPVCbarrierthroughestablishingaFEmodelofasystemof“vehicle—barrier’’andcombiningt

5、hetopologicaloptimizationmethodofacellularautomaton．Firstly，thekeyfactortoenhancethebarrierbeam’SbendingstiffnesswasobtainedwiththecomparisonbetweenmaterialmechanicalpropertiesofQ235andPVCbasedonthebarrierbeamdesigntheory．Secondly，thebeamtopologicalconfi

6、gurationwasacquiredwithseveralcrashworthinesstopologicaloptimizationanalysesunderdifferentoperationconditions．Finally，thecrashworthinessverificationanalysisforthenewbarrierbeamconfigurationof“guasi-H”typewasperformedusingthesimulationsoftware．Theanalysis

7、resultsindicatedthatthebarrierbeamtopologicalconfigurationwith0．25massfractioncanrealizetheprotectivecapabilityofAlevelfora10tpassengerCar；themaximumlateraldisplacementofthebarrierbeamis785mm；thevehicle’SmaximumaccelerationinX，Y，Zdirectionsare6．67g，4．93g

8、and2．16gtomeettherequirementsoftheimpactsafetystandards．Keywords：PVCbarrier；cellularautomaton；crashworthiness；topologicaloptimization为顺应“两型安全公路”发展的要求，新型高分子开发出“利用造纸废浆污泥为填充剂制备PP—N塑料材料正异军突起，成为护栏研究领域中的新方向。国护栏”技术J，但至今尚无PP护栏产品面世