基于泡沫鋁的轎車B柱剛度優(yōu)化及輕量化.pdf

1、在汽車常見碰撞類型中，側(cè)面碰撞是造成損失較為嚴重的類型之一。汽車發(fā)生側(cè)面碰撞時，B柱是承受和傳遞沖擊載荷的主要部件，其抗撞性的提高對乘員保護和整車碰撞安全性的提高具有深遠意義。泡沫鋁作為一種兼具低密度、高比強度、高比剛度和良好吸能性能的新型材料，已被成功的應(yīng)用于汽車領(lǐng)域內(nèi)，因此可以通過將泡沫鋁填入B柱實現(xiàn)其抗撞性的提高。
　　本文以一款轎車的B柱為研究對象，參照中國新車評價規(guī)程C-NCAP建立了整車側(cè)面碰撞有限元模型，通過分析能量

2、曲線和質(zhì)量增加曲線，驗證了分析模型的可信性。接著對B柱的變形進行了分析，提取B柱的侵入量、侵入速度曲線，并進行了詳細的分析。
　　根據(jù)理想化假設(shè)，首先建立了體心立方泡沫鋁單胞模型，考慮壓縮過程中單胞之間的相互作用力，最終選擇了由體心立方單胞模型周期性形成的27胞堆砌結(jié)構(gòu)進行研究。利用LS-DYNA軟件完成了泡沫鋁準靜態(tài)軸向壓縮仿真，通過能量曲線分析和與已有實驗數(shù)據(jù)進行對比，證明了所建泡沫鋁模型的有效性，然后對泡沫鋁的壓縮力學(xué)性能和

3、吸能性能進行了詳細的研究分析。最后將仿真得出的孔隙率為76％的泡沫鋁填充在空心圓形鋁管中，通過與空心圓形鋁管在吸能量和壓縮位移量的對比，證明了泡沫鋁填充結(jié)構(gòu)具有優(yōu)秀的吸能效果。
　　將泡沫鋁填充于B柱中，借助正交試驗和多因素權(quán)重優(yōu)化方法，結(jié)合仿真所得泡沫鋁參數(shù)，以泡沫鋁的孔隙率、基體材料和B柱的厚度作為設(shè)計變量，侵入量及侵入速度作為評價指標，求解獲得了泡沫鋁填充B柱的最佳組合，實現(xiàn)了B柱的優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化結(jié)果表明，填充泡沫鋁B柱結(jié)構(gòu)