基于側(cè)碰的車身梯度性能零部件防撞性能優(yōu)化.pdf

1、隨著車身輕量化技術(shù)的不斷發(fā)展，力學(xué)性能梯度變化的車身零部件開始得到廣泛關(guān)注。針對(duì)車用鋼材，拼焊技術(shù)、變厚度軋制技術(shù)、模具分區(qū)冷卻技術(shù)等能夠?qū)崿F(xiàn)車身零部件呈梯度性能分布的特點(diǎn)。但怎樣的梯度性能能夠保證車身零部件具有更優(yōu)的安全性能，目前還是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重要內(nèi)容。汽車主機(jī)廠通常從經(jīng)驗(yàn)和加工的角度來進(jìn)行梯度性能設(shè)計(jì)，而科研工作者則主要從優(yōu)化仿真的角度去找到梯度性能零部件理論的最優(yōu)情形。上述現(xiàn)象帶來了一個(gè)主要問題即為理論與實(shí)際沒有達(dá)到較好的結(jié)

2、合，因此圍繞該問題，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用背景，本文針對(duì)梯度性能零部件的防撞性能開展相應(yīng)的研究。
　　首先，基于壓潰試驗(yàn)平臺(tái)，開展相關(guān)動(dòng)態(tài)大變形試驗(yàn)，驗(yàn)證建模方式與材料參數(shù)的可靠性。選取樣件與仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者變形模式、力—位移曲線的變化趨勢(shì)基本一致。但也存在一定的問題，即在同樣的準(zhǔn)備條件下，試驗(yàn)的可重復(fù)度較低，每一次壓潰試驗(yàn)后，樣件的變形、破壞形式均不盡相同。
　　其次，針對(duì)原始整車側(cè)碰模型開展了簡(jiǎn)化工作，通過對(duì)比驗(yàn)證確

3、定了簡(jiǎn)化模型的有效性。針對(duì)B柱在側(cè)碰過程中的關(guān)鍵作用，確定了其性能的評(píng)價(jià)指標(biāo):最大侵入量Dmax、碰撞吸能EA。依據(jù)侵入量與重傷率的關(guān)系對(duì)B柱進(jìn)行了合理的分區(qū)。對(duì)比分析64種不同梯度強(qiáng)度B柱的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，B各部分強(qiáng)度變化則對(duì)其碰撞結(jié)果影響各不相同，其中中部強(qiáng)度對(duì)結(jié)果影響顯著。對(duì)比分析27種不同梯度厚度B柱的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，B柱中部厚度TMID的改變對(duì)計(jì)算結(jié)果影響顯著。
　　最后，基于所得數(shù)據(jù)擬合數(shù)值模型，結(jié)合優(yōu)化算法分別得到兩種梯

4、度性能B柱的最優(yōu)解集并與原始工況進(jìn)行對(duì)比。通過徑向基函數(shù)(RBF)對(duì)兩種梯度性能B柱進(jìn)行了模型擬合，采用非支配排序的帶有精英策略的多目標(biāo)優(yōu)化算法(NSGAII)對(duì)所得數(shù)值模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明:梯度強(qiáng)度B柱的優(yōu)化結(jié)果實(shí)際上相當(dāng)于將3段式B柱簡(jiǎn)化成了2段式B柱，以上部強(qiáng)下部弱的形式分布，能夠有效的提高防侵入性和吸能性，且與實(shí)際加工生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)吻合較好，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。厚度梯度B柱的優(yōu)化結(jié)果為中間厚，兩端薄，優(yōu)化結(jié)果與基準(zhǔn)工況相比能顯著