汽车前纵梁正面碰撞仿真及其优化研究.pdf

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1、第53卷第1期V01．53No．1农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2015年1月January2015doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2015．01．006汽车前纵梁正面碰撞仿真及其优化研究李旺，曹源文(400074重庆市重庆交通大学机电与汽车工程学院)[摘要]前纵粱是汽车前碰撞中的主要吸能部件，其吸能特性和变形模式决定着碰撞过程中车身加速度响应和力的传递路径．对汽车结构耐撞性有显著影响。为了分析研究前纵梁的变形模

2、式和吸能效果，应用HYPERMESH／IJs—DYNA建立了有限元模型．进行了正面碰撞试验的数值仿真。结果显示．与试验结果基本一致。根据仿真结果。对前纵梁进行多目标优化，再根据优化结果对前纵梁进行结构改进设计。通过仿真验证，改善了前纵梁变形模式。提高了其吸能能力．验证了优化方案的可行性。[关键词]前纵梁；吸能特性；变形模式；仿真；优化[中图分类号]U467．14[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2015)01—0024—04FrontCrashSimulationandOptimizatio

3、nResearchofVehicleFrontLongiitudinalBeamLiWang，CaoYuanwen(SchoolofMechanicalandAutomotiveEngineering，ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，China)[Abstract]Frontlongitudinalbeamsarethemainenergyabsorbingcomponentsinthefrontalcrash，whoseenergyabsorpti

4、onanddeformationmodedeterminethebodyaccelerationresponseandforcetransferpath，withasignificantimpactonthevehiclecrashworthiness．Inordertostudythedeformationmodeandenergyabsorptioneffectofthefrontlongitudinalbeams，thefiniteelementmodelwasbuiltviahypermesh／l

5、s-dyna．Theresultofthecrashsimulationwasconsistentwiththetestresult．Muhi-ob—jectiveoptimizationwascarriedoutonthefrontlongitudinalbeamsaccordingtothesimulationresult．ThenthestructuredesignimprovementwastakenbasedOntheoptimization．Theconclusionsweredrawnand

6、verifiedwithsimulation．Someimprovementsofdeformationmodeandtheenergyabsorptionabilitywereachievedaccordingtothesimulationresult，whichverifiedthefeasi-bilityoftheoptimizationscheme．[Keywords]frontlongitudinalbeam；energyabsorption；deformationmodel；simulatio

7、n；optimization0引言汽车碰撞安全性能是汽车各项性能中最重要的性能。100％重叠率正面碰撞占汽车正面碰撞的42％，其他各类正面碰撞占58％【1]。在汽车发生正面碰撞时，汽车主要靠前部的吸能部件的溃缩和塑性变形完成能量的耗散，以减少乘员所承受冲击．从而保证乘员的安全。其中前部的主要吸能部件有前纵梁、翼子板、发动机罩等车身前部薄壁部件圈。在这些薄壁部件中，以前纵梁的吸能作用最为明显。有关研究证明[31．汽车以40kⅡ以的初速度发生正面碰撞时，前纵梁可以吸收50％～70％的碰撞能量。汽车前纵梁要保证

8、良好的吸能．并能很好地保护乘员。需要从以下几个方面去保证：1)能量必须以不可逆转的形式转换，碰撞中的动能转化为材料变形的塑性变形能。收稿日期：2014—09—17修回日期：2014—11-112)在变形过程中，必须以平稳的溃缩完成吸能过程，其最大峰值应小于安全值。3)其吸能距离需要进行控制，保留足够的安全距离以保证乘员安全。4)在碰撞中．载荷的情况具有很大的不确定性，前纵梁必须具有一定的抗干扰变形能力，保证在不同载荷情况下以规