帽型薄壁梁結(jié)構(gòu)軸向壓潰理論研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、汽車前縱梁等薄壁吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性能很大程度上影響著車身正面碰撞的被動(dòng)安全性能。由于實(shí)際工程中帽型梁結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，組成帽型梁的各部件間的材料、壁厚、周長通常并不相同，且為了滿足安全、剛度、強(qiáng)度等方面性能需求，結(jié)構(gòu)中會(huì)存在多個(gè)帽型結(jié)構(gòu)的組合，而傳統(tǒng)的帽型梁平均碰撞力的理論公式無法對(duì)這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。針對(duì)傳統(tǒng)方法所存在的不足，本文基于超折疊單元理論，提出了通用的帽型梁結(jié)構(gòu)軸向壓潰理論，可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)異材、異厚通用帽型薄壁梁結(jié)構(gòu)的平均壓潰力。

2、>　　薄壁梁結(jié)構(gòu)的變形模式直接決定了其吸能效果的優(yōu)劣，通常將變形模式劃分為軸向壓潰和彎曲變形兩種。為得到更高的吸能效率，要盡可能確保結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定的軸向壓潰變形。本文選取結(jié)構(gòu)最不對(duì)稱的單帽薄壁梁結(jié)構(gòu)，針對(duì)結(jié)構(gòu)和焊點(diǎn)兩方面因素共計(jì)四個(gè)參數(shù)進(jìn)行了研究，分析不同截面形式下結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)，研究不同變形產(chǎn)生的機(jī)理，并總結(jié)出結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定軸向壓潰變形時(shí)各參數(shù)的合理設(shè)計(jì)范圍。
　　在軸向壓潰預(yù)測(cè)理論中，梁結(jié)構(gòu)的截面周長被作為一個(gè)整體變量進(jìn)行研究。但

3、對(duì)試驗(yàn)及仿真結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，相同周長不同截面的梁結(jié)構(gòu)，其變形形式及吸能特性并不相同。針對(duì)該問題，為了得到同截面周長下最優(yōu)的截面形式，采用代理模型及多目標(biāo)優(yōu)化的方法對(duì)截面幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文選取某車型的前縱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以截面的寬度高度比值、翻邊長度兩個(gè)參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量，以前縱梁的最大平均碰撞力和最小截面峰值力為響應(yīng)，基于最優(yōu)拉丁超立方方法得到試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)有限元結(jié)果并采用響應(yīng)面方法構(gòu)造代理模型。在代理模型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用多目標(biāo)遺傳算