轎車側(cè)面碰撞中B柱的耐撞性優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、在汽車側(cè)面碰撞中,B柱作為重要的側(cè)面結(jié)構(gòu),是承受側(cè)面碰撞力的主要部件。其侵入量、侵入速度和變形模式對乘員的損傷有著直接的關(guān)系。良好的B柱變形模式,在一定程度上能夠有效地降低側(cè)面碰撞中乘員的損傷。
　　 本文旨在使用不同的方法從不同的方面入手對B柱在側(cè)面碰撞中的耐撞性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過控制B柱在乘員正常坐姿胸部同高度處的侵入量和侵入速度,以達(dá)到在側(cè)面碰撞中對乘員胸部保護(hù)的側(cè)面結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計的目標(biāo)值。
　　 文章首先建立了側(cè)

2、面碰撞有限元模型,并驗證了模型的有效性,同時對本車的側(cè)面碰撞結(jié)構(gòu)安全性能進(jìn)行了簡要的評價。然后從以下三個方面對B柱在側(cè)面碰撞中的耐撞性進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 (1)使用拼焊板結(jié)構(gòu)對B柱外板進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計,結(jié)合正交試驗設(shè)計和多目標(biāo)遺傳算法對改進(jìn)后的B柱拼焊板結(jié)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化。獲得了理想的B柱變形模式,B柱內(nèi)板腰線處侵入量和侵入速度分別減小了18％和12％,同時內(nèi)板最大侵入量也減小了10％,B柱總質(zhì)量減小18％。
　　 (2

3、)采用綜合平衡法對B柱的各組成部件進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的匹配優(yōu)化。為了提高優(yōu)化效率建立了側(cè)面碰撞簡化模型,使用靈敏度分析評估了各設(shè)計變量對目標(biāo)值的顯著度,確定了最終優(yōu)化變量后使用綜合平衡分析進(jìn)行了最優(yōu)方案的選擇。選擇的最優(yōu)方案使B柱腰線處侵入速度減少了8.5％,侵入量減少了12.3％。
　　 (3)使用HyperMesh、HyperStudy和LS—DYNA軟件對B柱內(nèi)板進(jìn)行了尺寸和形狀優(yōu)化相結(jié)合的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。以最小的質(zhì)量增加使B柱

4、內(nèi)板腰線處侵入速度減少到9m/s以內(nèi),與優(yōu)化前相比減少了8.5％。
　　 研究結(jié)果表明:在B柱上使用拼焊板米合理分配剛度能夠改善B柱的變形模式、提高側(cè)碰安全性能、減少部件的數(shù)量、減輕B柱的質(zhì)量。在應(yīng)用拼焊技術(shù)的同時結(jié)合優(yōu)化方法對拼焊結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)汁能夠有效地平衡耐撞性和輕量化的要求;B柱剛度和強(qiáng)度的匹配對B柱耐撞性能有較大的影響,同時B柱各組成部件的材料對侵入量和侵入速度的影響顯著性較厚度要大;對B柱進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的匹配優(yōu)化使B