耐撞性

摘要： 汽车发生低速碰撞时,动能主要由车身前部吸能盒屈曲塑性变形来吸收,从而保护与之相连的前纵梁等比较重要的汽车零部件,以减少汽车的维修成本。本文以六边形截面吸能盒为研究对象,利用非线性显示有限元分析软件Workbench LS-DYNA,研究了截面参数及壁厚对吸能盒耐撞性的影响,并在Isight软件中建立二阶响应面模型,采用多目标粒子群(MOPSO)算法,以初始峰值力和比吸能为目标函数进行多目标优化设计。优化结果表明:初始峰值力降低7.47%,比吸能增加11.14%,平均压溃力降低8.16%。

摘要： 为提高薄壁管件耐撞性,在基础截面薄壁管的基础上,设计了八边形组合结构薄壁管件,并通过理论计算和数值仿真对不同的组合结构以及基础截面薄壁结构进行了轴向压溃动力学分析,从而对比研究了八边形组合薄壁结构的耐撞性能。研究结果表明:组合薄壁结构的整体耐撞性相对于基础截面薄壁结构有着极大的提高,其中比吸能平均提高了63.6%。在组合结构薄壁管中O-hex结构的峰值压溃力最低,且具有最高的压溃力效率以及较高的比吸能,所以O-hex的耐撞性表现最好,其次是具有最高比吸能的O-squ。将多边形组合结构应用到吸能结构中可以有效提高薄壁管件的耐撞性能,同时为吸能结构的研究与发展提供了参考。

摘要： 提出了一种新型的轴向变厚度星形管,采用软件ABAQUS/Explicit对该结构有限元建模,并验证了模型的精度。系统研究了该结构在轴向冲击下的变形模式、力-位移和能量吸收等耐撞性能并分析了其关键耐撞性指标,开展了不同角数星形管在保持相同质量下的耐撞性能研究,采用多目标优化方法开展了星形管的优化研究。结果表明,所提出的轴向变厚度星形管相比常规的等壁厚星形管在降低初始峰值载荷和提升结构冲击载荷效率方面具有很大优势,多目标优化得到的最优设计相比原始设计的耐撞性能得到了有效改善,比能量吸收最大提升了6.02%,初始峰值载荷最高减少了39.56%。该研究能为轴向变厚度吸能结构设计提供参考。

摘要： 针对电动汽车车身与电池包在结构设计过程中设计变量多、非线性强等问题,文章使用一种基于松弛因子的电动汽车车身与电池包结构的协同优化方法,将多学科设计优化问题拆解为一个系统级和数个子学科级的优化问题;根据动量分析和灵敏度分析等方法合理选择各子学科的设计变量。根据不同工况选择各子学科约束,采用最优拉丁方抽样方法分别对各子学科目标模型进行均匀采样,并选择不同算法构建高精度代理模型,为系统级及各子学科选择合适的优化算法。基于Isight软件搭建了电动汽车车身与电池包多学科设计优化框架,计算得出电动汽车车身与电池包结构的优化设计方案。将方案运用到详细模型中,并对车身与电池包优化前后的性能进行对比,得出在各性能与初始状态相比基本维持不变的情况下,实现白车身结构减重19.95 kg,电池包结构减重7.15 kg,总减重27.1 kg,验证了该方案在实际工程问题中应用的有效性,为实际车身与电池包多学科优化设计提供了可借鉴的方法和途径。

摘要： 为了提高列车的耐撞性能,采用基于模型的多目标遗传算法的优化方法,研究城轨列车方锥式防爬吸能结构碰撞力学参数的最优配置。设计一种方锥式防爬吸能结构,通过建立8编组列车碰撞纵向多体动力学模型,分析吸能结构不同力学参数配置对列车耐撞性能的影响;提出头车吸能量(EA)和列车总体减速度(TMA)的车体端部耐撞性评价指标,基于实验设计采用径向基函数法建立F,K和Fmax关于EA和TMA的响应面模型,并基于模型采用多目标遗传算法对防爬吸能结构的力学参数进行多目标优化。研究结果表明:在最优参数配置下,EA提高了1.933%,TMA降低了14.810%;优化后的力学参数配置方案降低了列车碰撞减速度,提高了头车吸能量占比和整车的耐撞性能。

摘要： 基于梯度概念,提出了复合材料梯度和厚度梯度两种负泊松比蜂窝结构,并研究了不同梯度特性对其耐撞性能的影响。与传统无梯度蜂窝相比,对两种梯度结构的平台应力和吸能特性进行研究,通过分析压缩过程中的蜂窝胞元变形模式以及负泊松比效应来揭示结构的增强机理。结果表明:预测的压缩变形和参考结果相似;相比于传统蜂窝结构,在法向应变为0.6时复合材料梯度蜂窝增加了27.6%的平台应力和70.5%的比吸能,厚度交替梯度蜂窝增加了243%的平台应力和166%的比吸能,且梯度蜂窝的平台应力的增加率呈渐进模式,压缩变形模式呈现交替塑性变形;相比于复合材料梯度蜂窝结构,厚度交替梯度蜂窝结构在压缩过程中有更高的平台应力和比吸能,在法向应变为0.6时有高于其169%的平台应力和55.7%的比吸能,具有更强的吸能能力;梯度结构对蜂窝各层的负泊松比有较为明显的影响。

摘要： 针对轨道车辆现有防爬器难以兼顾稳定全向防爬及大吸能阈值下高载荷效率的功能需求,提出一种基于Voronoi吸能管的新型全向防爬器,该防爬器由具有“引导-啮合”作用的全向防爬齿板及二维Voronoi异面拉伸吸能结构组成,建立基于显式动力学的吸能结构及防爬器有限元模型并进行仿真分析。研究结果表明:随胞元数和胞元规则度增大,胞元可控的Voronoi吸能管可以在一定程度上提升Voronoi吸能管的吸能效率;该新型防爬器在由水平、垂直及倾斜3个偏置参数相组合的7个工况中均能有效引导对中并稳定啮合,且随着引导偏置量的增大,防爬器所提供摆正车体的力增大。在结构耐撞性方面,由于2对撞吸能管所形成塑性铰的差异以及防爬齿板引导的共同作用,防爬器撞击时的初始峰值力明显降低;相比于理想对心碰撞,偏置的存在会提高该防爬器的吸能效率、载荷效率和初始峰值力(倾斜偏置工况除外)。

摘要： 为提高电力机车被动安全性,提出回退式车钩剪切螺栓设计方法,并对机车端部结构进行耐撞性设计,提高既有机车的耐撞性。首先,对剪切螺栓开展准静态与动态冲击试验,研究剪切螺栓失效的最大剪切力及失效形式;然后,基于试验数据对剪切螺栓用45号钢J-C本构模型参数进行优化,结合数值仿真讨论最大剪切力的参数依赖性;最后,基于数值仿真,验证回退式车钩的功能可行性,同时,基于多级能量吸收的原则,改进既有机车端部结构并对耐撞性指标进行分析。研究结果表明:剪切螺栓可有效应用于回退式车钩,以保证机车碰撞中车钩回退到恰当的位置;基于试验数据优化后的45号钢J-C本构模型能够准确模拟剪切螺栓剪切力及失效形式,剪切力最大相对误差为4.31%;剪切螺栓的最大剪切力与螺栓自身直径无关,与剪切螺栓凹槽横截面面积成正比;随着螺栓凹槽宽度增大,螺栓的最大剪切力减小,螺栓剪切段的塑性逐渐增强;剪切螺栓的回退式车钩在整车仿真中能够实现回退功能,使吸能装置有效发挥吸能作用;改进后的机车相较于既有机车的纵向最大平均加速度减少了2.49g,峰值界面力减少了472 kN,碰撞前后司机室纵向生存空间增加了12.54%。

摘要： 通过在高速列车端部吸能结构的不同区域加入诱导孔,研究不同位置的开孔方案对多胞结构的吸能特性影响。通过有限元软件LS-DYNA建立开孔结构的有限元模型,并在冲击试验数据中验证该模型的有效性,然后,分别在结构内侧、中部和外侧3个位置布置诱导孔,诱导孔类型有4孔和8孔2种,共形成6种不同诱导结构,研究结构耐撞性随位置变化的规律,并通过复杂比例评价决策方法,选择其中耐撞性最佳的开孔结构。研究结果表明:在多胞结构中加入诱导结构能够有效提高结构的褶皱数量,而在内侧加入诱导孔对于提高褶皱数量的效果好于在结构外侧加入诱导孔产生的效果,在内侧开孔能够提高结构整体的褶皱数量,而在外侧开孔能够提高部分相邻胞壁的褶皱数量,但可能会对原本规则变形的胞壁造成一定影响;在外侧加入诱导孔会使结构的峰值力更低,力波动更平稳,但会使结构出现整体屈曲变形;在内侧加入诱导孔能提升更多的吸能量和比吸能;最优开孔结构的初始峰值力降低14.20%,压溃力效率提高20.63%。

摘要： 为了兼顾汽车结构轻量化和安全性的使用要求,同时提高汽车耐撞性结构的综合吸能效率。基于硬质聚氨酯泡沫优异减振性能,以及铝蜂窝结构良好的力学性能及吸能特性,将聚氨酯泡沫与铝蜂窝结构相结合制备了聚氨酯—蜂窝复合吸能结构,分析了泡沫密度、铝板结构参数变化对其耐撞吸能特性的影响。结果表明,采用轻型聚氨酯泡沫作为铝蜂窝芯填料,显著增强了铝蜂窝结构的承载和能量吸收能力,总吸能最大值提高了97.33%,比吸能最大值达到14.920。

摘要： 微型电动汽车因价格低、体积小、便捷性,越来越受到消费者青睐,但普遍存在配置简单,乘员碰撞安全性能无法保证的问题,亟需更好的耐撞性结构设计.为满足GB20071-2006的强制性要求,分析了一款量产微型电动汽车的车身结构特点,采用数值仿真和碰撞试验两种方法进行了侧碰结构耐撞性优化设计.最后设计了一款新型的侧面防护结构由方管和钢板构成,能有效保护乘员上半身关键部位.50km/h侧碰仿真和试验结果表明:新侧面防护结构在侧面碰撞过程中塑性变形较小,能较好地抵抗移动变形壁障的侵入,且在蜂窝铝内饰板的联合作用下,假人伤害值均达到国标规定要求.

摘要： 耐撞性是航空领域安全研究的重要方向,对保障成员生命安全具有重要的意义.航空领域中,薄壁结构是重要的吸能和承载部件.设计具有高效的吸能结构对于提高航空器的耐撞性具有重要意义.通过对薄壁吸能管与竹子的结构、功能的相似性分析,设计了不同结构的仿生薄壁吸能管.利用有限元方法模拟了在相同加载的条件下仿生管与普通的方管、圆管的吸能特性.结果表明,仿生管的吸能特性比传统的方管和圆管更加优异.利用响应面法,求得了仿生吸能管满足约束条件下的最优结构.优化得出仿生管壁厚为2.3mm时,仿生单元之间的夹角为23°时,吸能特性最优.此时,比吸能和初始峰值载荷分别为35.03KJ/Kg,170.5KN.结果表明:通过仿生设计和响应面法,可以提高薄壁管的吸能特性,为仿生管的设计提供参考.

摘要： 2018版C-NCAP侧面碰撞新规则难度显著增大,侧面结构耐撞性设计面临新的挑战.本文以2018版C-NCAP(讨论稿)新规则为基础,通过CAE仿真手段,分析某平台下不同重量和高度的车型在新规则下侧碰性能表现.结果表明,对于整备质量较小、车身高度偏低的轿车在新规则下侧碰性能下降更为明显.同时,结合某款车在新侧碰规则下的试验结果,通过仿真模型对标分析,针对侧碰中存在的问题对车身结构进行优化,使车身结构侧面耐撞性能满足新规则要求,为后续车型开发提供参考和依据.

摘要： 采用近似模型代替计算耗时的有限元仿真可以极大降低复杂工程结构优化的计算时间.由于训练样本的限制,基于单次采样的直接建模方法通常难以满足精度需求,结合自适应采样的动态建模是提高近似模型预测精度的有效途径.针对现有的自适应采样算法通常仅考虑单一响应的不足,提出一种面向多响应且独立于近似建模技术的自适应采样算法.首先根据少量优化拉丁方样本点拟合初始近似模型,在此基础上,随机生成额外的样本点,并利用交叉验证和Jackknifin评估拟添加样本点的相对不确定性大小.基于所提出的相对平均准则或最大值准则选择不确定性较大的样本点逐步提升模型的预测能力,满足既定的收敛条件后输出高精度近似模型.某车型前端结构的耐撞性响应预测及优化设计实例验证了该采样方法的有效性和相对于传统方法的优越性.

摘要： 为研究刻槽管的轴向压缩行为,本文通过轴向准静态实验给出了刻槽管和普通圆管的变形模式和力-位移曲线,并对其耐撞性进行了讨论.结果表明:合理的深度梯度刻槽设置能够更好地控制变形模式,从而提高其耐撞性.此外,对薄壁刻槽管填充泡沫铝能够显著增强其能量吸收特性.

摘要： 行人保护是近几年汽车安全领域关注的重点,在全球大多数的发达国家的NCAP评分标准中,早已被列为汽车安全评分项目,C-NCAP在2018版将开始引入行人保护的评价.行人保护的引入,对汽车前端造型、总布置以及车身设计等提出了新的挑战.本文参照2018版C-NCAP行人保护的基本要求,结合公司前期和在研车型的行人保护开发,探讨2018版C-NCAP行人保护测试规程对于汽车设计的影响,为新车型的行人保护性能研发提供了参考.新法规对汽车造型的要求更加严格。行人保护性能与整车耐撞性、强度耐久和 NVH 等性能之间的矛盾更加突出，如何在复杂的因素中找到平衡点，设计满足各种性能的汽车是当前各个主机厂的难点。

摘要： 汽车碰撞安全设计是汽车设计流程中的重要环节.汽车碰撞安全的设计目标是要在各种非致命的碰撞事故中为乘员提供安全保护，其耐撞性优化设计流程复杂。近年来，随着设计理论的创新以及计算机技术的不断发展，采用计算机仿真方法研究汽车碰撞问题逐步受到设计人员的重视。基于汽车碰撞安全设计的总体流程,对汽车碰撞安全设计中常用的近似模型方法(响应面法、Kriging模型、支持向量机回归)及其在汽车碰撞安全设计中的应用进行了介绍.通过近似模型的使用,可有效降低计算成本,提高设计效率,对汽车碰撞安全设计具有一定的参考价值.

摘要： 本文对2015版C-NCAP侧碰(MDB)和2018版C-NCAP侧碰(NMDB)工况目前最新方案进行了详细的对比,并采用有限元分析方法对轿车及SUV车型的侧面碰撞结构响应进行详细分析.计算结果表明,较MDB工况,NMDB工况的B柱及前后车门入侵大大增加,门槛抵抗侧面变形效能降低,C柱及后地板区域在控制后排乘员生存空间的效能上更为明显.最后,以某款SUV为例,建立了侧碰工况的约束系统分析模型,分析了侧碰结构边界对假人伤害的影响.结果表明,MDB结构开发目标已经不适用于NMDB工况,为应对NMDB工况结构耐撞性开发,需要重新建立结构性能目标,本SUV车型在新建立的NMDB结构目标下,经约束系统匹配,能够获得侧碰满分的开发目标.

摘要： 本文针对2018版C-NCAP的发展趋势对侧面碰撞工况的变化进行了分析,包括侧碰假人的差异和其传感器的原理,并通过试验验证了车身结构和假人变化对乘员伤害产生的影响,通过不同车型的试验给出了侧碰的结构耐撞性目标,即:B柱侵入量控制在120mm以内,侵入速度控制在7.5m/s以内,此目标为新车型的开发提供了参考.

摘要： 国内轨道车辆的防碰撞性能研究相对比较滞后.本文以某一高铁车辆为对象,应用多体动力学软件SIMPACK对其进行耐撞性分析机碰撞特性研究,验证其碰撞特性是否满足设计要求.并分析在碰撞过程中,车体结构发生变形、压溃或者破坏时,车体的纵向刚度随着碰撞发生的变化.结果表明,头车车体结构刚度由前向后逐渐增大,车头端部的结构刚度最低,车尾结构刚度最高,自车门后的车厢乘客区域刚度相近,符合碰撞过程中能量吸收导向.碰撞过程中,冲击载荷使得弱刚度结构变形破坏,降低了整体结构的刚度。

摘要： 本实用新型公开提供了一种耐撞结构及一种耐撞电线架，所述耐撞结构在主体结构的端边周围固定设置有耐撞角结构，该耐撞角结构可采用硬度较高的材料制备，将其固定设置在主体结构的端边周围，能够有效缓冲其他物体的撞击力，保护主体结构不会受力变形。通过本实用新型实施例公开的耐撞结构及耐撞电线架，能够从很大程度上避免电线架或其他主体结构受到撞击而变形或倾斜倒塌的危险事故的发生，大大提升了电线架或其他主体结构的防撞性和稳定性。

摘要： 本实用新型公开了一种高效耐撞防破坏安全性好的低温储罐，包括底板和罐体以及调节座和电机，所述罐体的外侧粘接有缓冲橡胶层，所述缓冲橡胶层的外侧粘接有防护壳体，所述底板顶部的前后两端均开设有导向槽，所述电机的输出端固定连接有主动锥型齿轮，所述调节座内腔的中端通过轴承活动连接有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆外表面的右端固定连接有从动锥型齿轮。本实用新型通过红外线传感器、人脸识别器、拍摄摄像头、警示灯、电机、主动锥型齿轮、从动锥型齿轮、双向螺纹杆、牵引杆、防护罩、导向滚筒、导向槽、缓冲橡胶层和防护壳体的作用，解决了现有的低温储罐不耐撞且防破坏安全性较差，无法满足人们使用需求的问题。

摘要： 本发明公开了一种提升车身侧面耐撞性的自动踏板安装结构。它包括前安装板、后安装板，所述前安装板、后安装板通过FDS热融自攻丝分别与右门槛梁总成、下车体右纵梁总成连接，形成稳定的用于固定自动伸缩踏板的框架结构。本发明采用铸铝件一体式结构提供两个方向的安装固定点，保证了自身安装结构稳固可靠，提升装配工艺；铸铝件横向搭接在门槛梁与动力电池包安装梁之间，通过FDS连接，形成稳定的框架结构；通过局部交错固定方式有效避让了动力电池包装配空间。

摘要： 一种轨道车辆车体耐撞性优化设计方法，首先根据新设计车辆的重量、碰撞速度、摩擦系数和制动系数基本的设计参数，按照一定的原则，从数据库调用相近案例的能量配置作为新设计车辆的初始配置，然后将列车简化成质量弹簧系统，利用达朗贝尔原理，建立列车的平衡方程，采用四阶龙格库塔方法进行求解，根据结果，按照吸能元件质量小、体积小，吸能量大的原则进行优化，并进行迭代计算直至满足碰撞吸能条件。在整个设计过程中，结合了已有成功案例，提高了碰撞界面吸能设计的合理性和可行性。利用简化模型进行仿真计算，在保证计算结果准确度的情况下，降低对计算机硬件的依赖性，提高了仿真效率，大大缩短了设计方案周期。

摘要： 本发明公开了一种基于极限撞速曲线的船舶结构耐撞性能评估方法，评估方法如下：步骤一：建立撞击船、被撞船和流场的有限元模型，选取被撞船与撞击船的碰撞区域，假定两船的相对撞击速度及撞击角度；步骤二：采用全耦合的有限元分析方法，以被撞船舷侧结构发生撕裂作为临界状态，得到各初始航向夹角下被撞船所能承受的极限撞击速度；步骤三：将各航向夹角所对应的极限撞击速度连成曲线得到极限撞速‑初始航向角关系曲线，依据该曲线评估被撞船的耐撞性能；本发明的方法简单易行，可以在事故发生前准确评估船舶结构的耐撞性能，也可以在事故发生后帮助重现碰撞事故场景，为制定应急救援方案提供技术支持。

摘要： 本发明公开了一种基于耐撞性的乘用车吸能盒3G优化设计方法，包括：测量车辆长方体吸能盒的外轮廓作为吸能盒优化的设计域，确定优化的吸能盒的外轮廓的横截面形状；在外轮廓的内部设置多条肋板；将优化的吸能盒的材料、外轮廓的厚度和每条肋板的厚度分别作为变量，得到多个不同变量组合形成的初级优化吸能盒结构；对初级优化吸能盒结构进行碰撞试验，得到吸能盒的材料、外轮廓的厚度、每条肋板的厚度的组合与最大吸能量、截面力峰值和吸能盒质量的关系模型；基于关系模型，以最大化吸能量和最小化质量作为优化目标，以截面峰值力不大于原结构作为优化约束条件，得到最终优化的吸能盒结构的材料、外轮廓的厚度以及每条肋板的厚度。

摘要： 本发明属于结构优化设计技术领域，具体的说是涉及一种面向方程式赛车的车架结构耐撞性和轻量化设计方法。本发明的技术方案核心是通过选择合适的主节点，运用本发明所提出的降阶等效静态载荷计算方法，将方程式赛车车架结构设计所涉及的结构非线性碰撞动力学模型转化为线性静力学模型，运用拓扑优化理论实现车架结构的耐撞性和轻量化协同设计，以缩短车架结构设计开发周期，提高赛车结构的设计精度和综合性能。

摘要： 本发明提供了一种车身耐撞性的检测方法及装置，通过对两次碰撞试验所获取的车辆形变加速度进行重合度计算，从而能够根据重合度判断车辆在经过两次碰撞试验之后，形变差异是否超过预设的稳定值范围，从而量化车身耐撞性的判断标准，避免人为主观评测的误差，有利于提高检测车辆车身耐撞性的准确度。本发明在获取到车辆在碰撞试验产生的形变加速度后，自动进行重合度计算，使得用户可以通过计算获得的重合度判断车身形变是否合格，实现了汽车耐撞性检测的自动化，提高了检测效率，从而辅助用户更好地判断车身的耐撞性。

摘要： 本发明提供一种飞行器结构及其耐撞性分析方法，飞行器结构包括蒙皮、隔框、客舱地板、横梁、纵梁和支撑件；蒙皮呈弧形设置，隔框沿蒙皮的弯折方向延伸，横梁连接隔框的两端，客舱地板设置于横梁上，纵梁连接横梁；还包括铰接件、上支撑板和下支撑板，上支撑板安装于支撑件靠近纵梁的一端，下支撑板安装于支撑件靠近蒙皮的一端，铰接件包括上铰接件和下铰接件，上支撑板通过上铰接件与纵梁铰接，下支撑板通过下铰接件与蒙皮铰接。该飞行器结构结构简单，并且强化了飞行器的耐撞性，能够使飞行器在坠撞事故中发生渐进性破坏，保证破碎过程的稳定性。

摘要： 本发明公开了一种基于耐撞性的变截面长玻纤增强聚丙烯(LGF‑PP)保险杠横梁优化方法，该变截面LGF‑PP保险杠横梁截面厚度呈现出由中部位置向两端连续变化的特征，材料是以热塑性聚丙烯树脂为基体，以长玻璃纤维为骨架的增强复合材料。进一步利用有限元仿真技术、正交实验设计方法、粒子群算法优化神经网络模型法，构建变截面LGF‑PP保险杠横梁的碰撞力峰值(Pf)、比吸能(SEA)、质量(m)和被侵入量(Sc)四个评价指标的代理模型，以Pf、SEA和m作为优化目标，以Sc为约束条件，采用均值一阶可靠性分析方法及T分布麻雀觅食算法对横梁的中部截面厚度及两端截面厚度参数进行基于6Sigma的不确定性优化，缩短了保险杠横梁的开发成本和时间，并且提高了优化的稳健性。