基于傳力路徑剛度的汽車正碰安全性正向設計方法研究.pdf

1、在當代汽車工業(yè)研究中，汽車碰撞安全性能的評估和優(yōu)化是一項重要課題。國內汽車行業(yè)的車身設計通常采用逆向技術，在進行碰撞性能評估和優(yōu)化時，主要參考對標車型數據，依靠工程經驗進行設計，缺乏有效的理論指導。正向設計則是在早期階段，根據性能目標給出結構設計要求，完成對車身結構的預測，指導詳細階段設計。由設計目標反求結構變量的問題屬于正向設計范疇，這種問題通常采用優(yōu)化算法迭代求解獲得最優(yōu)解，要求計算模型具備高效率和高精度的特點。而基于傳統(tǒng)有限元模型

2、進行高度非線性大變形仿真，單次計算耗時達數小時，在進行優(yōu)化迭代計算時更加耗時。因此尋求快速、可靠的車身耐撞性設計方法具有重要的工程指導意義和研究價值。
　　在概念階段，針對碰撞目標研究碰撞傳力路徑剛度匹配方法屬于正向設計問題。為尋求高效率高精度的整車碰撞仿真方法，論文提出一種多剛體碰撞模型建模、修正及計算機優(yōu)化方法。依據已通過實驗對標的有限元模型，提取傳力路徑部件的關鍵參數建立初始多剛體模型。為進一步提升模型仿真精度，為碰撞仿真結

3、果曲線定義置信度函數，利用計算機反求技術對多剛體模型鉸鏈剛度進行修正。結果表明，修正后的多剛體模型與有限元模型精度相當，且計算效率顯著提高，可用于快速評估整車正面碰撞性能。
　　基于修正后的多剛體碰撞模型，結合多目標遺傳優(yōu)化算法，根據加速度波形特點設置優(yōu)化設計目標，將整車變形量作為約束條件構建優(yōu)化平臺，尋求使目標最優(yōu)的剛度縮放因子組合，得到最優(yōu)的關鍵傳力路徑剛度匹配方式。
　　為驗證這種匹配方式的可靠性，探討了金屬薄壁直梁結

4、構吸能量或碰撞平均力關于截面材料屬性、厚度及尺寸的相關性，得到針對碰撞性能的最優(yōu)傳力路徑剛度縮放因子與這三者的關系。依賴于這種相關性反求關鍵部件的材料屬性、厚度、及截面尺寸，得到結構優(yōu)化方案，基于有限元模型進行驗證。結果表明，采用多剛體碰撞模型進行傳力路徑剛度優(yōu)化不僅效率高，同時精度也可以得到保證。
　　這種基于多剛體簡化模型，結合工程優(yōu)化平臺進行概念階段車身碰撞性能的優(yōu)化方法實現了車身剛度的正向設計，這種方法可以提高計算效率，避