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基于多工况统一模型的车身耐撞性设计

王亚光  
【摘要】:耐撞性研究是汽车安全性研究的重要内容,进行多工况下车身耐撞性设计符合实际工程设计的需要。本文以两个碰撞工况为例,综合考虑100%正面碰撞和40%偏置碰撞的安全性,进行了基于这两种碰撞工况的车身结构耐撞性优化设计。该方法克服了只针对一种碰撞工况进行耐撞性优化设计的不足,提高了整车综合安全性能,为多工况下进行车身耐撞性设计提供一种思路。 针对多工况车身结构耐撞性优化设计问题,本文以某轿车为研究对象,分别建立了该车的100%正面碰撞和40%偏置碰撞的有限元模型。对100%正面碰撞的耐撞性进行了初步优化设计,验证了40%偏置碰撞与100%正面碰撞存在相关性,分析结果表明仅针对一种碰撞工况进行耐撞性优化设计存在不足。 本文在综合考虑100%正面碰撞和40%偏置碰撞安全性的基础上,对正碰-偏置碰统一模型进行了结构耐撞性优化设计。首先,利用无重复饱和析因设计法筛选出了对这两种碰撞工况的耐撞性指标都有显著影响的五个设计变量。然后,使用多目标优化方法对两个工况的代理模型进行优化,并结合非支配排序遗传算法对本文的优化问题进行求解,给出了最优化解集。最后,通过对比优化前后结果表明:在设计变量总质量基本保持不变的约束下,在100%正面碰撞工况中,B柱加速度峰值降低了13.35%,同时整车吸收的总能量有所增加;在40%偏置碰撞工况中,B柱加速度峰值降低了10.43%,同时A柱后移量降低了18.94%。两种碰撞工况的各个耐撞性优化目标均有一定程度的改善,有效地提高了车辆在两个碰撞工况下的耐撞性。 本文针对100%正面碰撞和40%偏置碰撞的耐撞性要求,对车身结构进行了耐撞性优化,此方法对这两种碰撞工况的结构耐撞性设计具有一定的工程意义,为其他具有相关性的碰撞工况的结构耐撞性优化设计提供一种参考。


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