复合材料防撞梁低速碰撞的研究与多目标优化

论文摘要

复合材料在汽车车身上的使用是实现汽车轻量化的一个十分重要的途径,而防撞梁对于汽车及人员安全起着重要的作用。首先,建立保险杠有限元模型及低速碰撞仿真模型;其次,分析比较传统材料与碳纤维复合材料的防撞梁在偏置和正面碰撞工况下的应力、位移量、碰撞力峰值和比吸能的性能指标;最后,对碳纤维复合材料防撞梁的铺设层数和其余部件的厚度作为设计变量,通过实验设计(DOE)筛选试验点,采用移动最小二乘法创建质量和碰撞性能指标响应面模型,进而利用多目标遗传算法对该模型进行求解并选取最佳结构方案。结果表明:优化前碳纤维复合材料的比吸能比传统材料钢提高了34.8%,质量减轻了27.1%;优化后的复合材料在两种工况下碰撞力峰值较优化前均降低,保险杠的质量从原来的3.653 kg减至3.145 kg,降低了13.9%。

论文目录

• 1 保险杠系统碰撞模型前处理
•   1.1 保险杠有限元模型的建立
•   1.2 保险杠碰撞模型前处理
• 2 保险杠低速碰撞
•   2.1 偏置碰撞仿真分析结果
•     2.1.1 应力分析
•     2.1.2 位移-时间曲线
•     2.1.3 碰撞力-时间曲线
•     2.1.4 比吸能
•   2.2 正面碰撞仿真分析结果
•     2.2.1 应力分析
•     2.2.2 位移-时间曲线
•     2.2.3 碰撞力-时间曲线
•     2.2.4 比吸能
• 3 复合材料保险杠响应面的创建与优化设计
•   3.1 参数化模型的建立
•   3.2 基于实验设计 （DOE） 的形状变量筛选
•   3.3 响应面的拟合
•     3.3.1 第2次DOE分析
•     3.3.2 响应面的创建和验证
•   3.4 基于多目标遗传算法 （MOGA） 优化求解与结果分析
•   3.5 优化后碰撞性能
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 仲伟东,王东方,李静

关键词: 碳纤维复合材料,汽车防撞梁,多目标优化,碰撞性能

来源: 南京工业大学学报(自然科学版) 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 汽车工业

单位: 南京工业大学机械与动力工程学院

基金: 国家自然科学基金(50975133),江苏省自然科学基金(BK20130941)

分类号: U463.326

页码: 463-471

总页数: 9

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