基于響應(yīng)面法的汽車前防撞梁輕量化分析

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1、萬方數(shù)據(jù)第23卷第3期2014年6月計(jì)算機(jī)輔助工程ComputerAidedEngineeringV01．23No．3Jun．2014文章編號：1006一0871(2叫4)03—0016一05DoI：10．13340“．cae．2014．03．004基于響應(yīng)面法的汽車前防撞梁輕量化分析陳則堯1一，吳憲1一，丁巨岳2(1．同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海201804；2．同濟(jì)汽車設(shè)計(jì)研究院，上海201804)摘要：將原來的汽車前防撞橫梁材料替換成超高強(qiáng)度鋼后，在確保低速碰撞性能基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法進(jìn)行輕量化分析．建立前防撞梁有限元模型，用LS—DYNA進(jìn)行低速碰撞仿真．在此基礎(chǔ)上以橫

2、梁和吸能盒的厚度作為變量進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)．構(gòu)建各項(xiàng)碰撞性能的2階多項(xiàng)式響應(yīng)面模型，并驗(yàn)證模型的有效性．以質(zhì)量和吸能作為優(yōu)化目標(biāo)，建立多目標(biāo)優(yōu)化模型．與原設(shè)計(jì)相比，求出的優(yōu)化方案在保證低速碰撞性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)前防撞梁減重36％．關(guān)鍵詞：汽車；低速碰撞；前防撞梁；吸能盒；輕量化設(shè)計(jì)；響應(yīng)面模型；多目標(biāo)優(yōu)化中圖分類號：U463．32；TBll5．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：BLightweightanalysisoffrontbumperbeambasedonresponsesurf．a(chǎn)cemethodCHENZeva01?，WUXianl?，DINGJuvue2(1．SchoolofAutom

3、otiveStudies，Ton鰣iUniversity，Shanghai201804，China；2．Ton自iAutomotiveDesignandResearchInstitute，Shanghai201804，China)Abstract：Aftertheoriginalmaterialofautomotivefrontbumpercrossbeamisreplacedbyultm—h唔hstrengthsteel，thelightweightanalysisispeI{b11uedbyresponsesuI{hcemethodundertheconditiono

4、fensuringlowspeedcrashworthiness．Afiniteelementmodelisbuiltforthe{j’ontbumperbeamandthelowspeedimpactsimulationispeI南rnledbyLS—DYNA．ThethicknessesofcI．ossbeamandcI．a(chǎn)shboxaretakenasthevariablesfordesignofexperiments．ThesecondorderpolynomialresponsesuI{hcemodelsarebuiltandtheirefkctivenessi

5、sverified．TakingthemassandabsorbedeneIgyasobjectives，amulti—objectiveoptimizationmodelisbuilt．UndertheconditionofensuringlowspeedcI．a(chǎn)shworthiness，thefrontbumperbeamoftheoptimizationschemeis36％li曲terthantheoriginalone．Keywords：automobile；lowspeedcrash；frontbumperbeam；crashbox；lightweightde

6、sign；I．esponsesuI{acemodel；multi—obiectiveoptimization0引言在低速碰撞過程中，防撞梁發(fā)揮舉足輕重的作用．汽車前后防撞梁可以吸收低速撞擊的能量，緩和外界對車身的沖擊，對車體結(jié)構(gòu)起主要防護(hù)作用．對于經(jīng)常發(fā)生的低速碰撞事故，防撞梁系統(tǒng)能吸收收稿日期：2叫3一09—18修回日期：2013—10一24基金項(xiàng)目：上海市信息委員會專項(xiàng)資金(2012叫叫5)作者簡介：陳則堯(1991)，男，江西九江人，碩士研究生，研究方向?yàn)槠囓嚿斫Y(jié)構(gòu)分析及輕量化，(E—mail)zeyaochen@163．com；吳憲(1971)，男，遼寧阜新人，

7、副教授，博士，研究方向?yàn)槠嚳傮w設(shè)計(jì)及現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法應(yīng)用，(E—mail)wuxian@ton西i-auto．cn萬方數(shù)據(jù)第3期陳則堯，等：基于響應(yīng)面法的汽車前防撞梁輕量化分析17沖擊能量，盡可能減小撞擊力對車身縱梁的損害，有效降低轎車的修理費(fèi)用．好的防撞梁系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求在低速碰撞時的碰撞能量基本上由防撞梁(橫梁和吸能盒)變形吸收，其他車身結(jié)構(gòu)件保持完好．_lo隨著汽車保有量的增加，節(jié)能、環(huán)保和安全已經(jīng)成為汽車的3大問題．據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)。2J，汽車減重10％，則油耗平均下降6％～8％，排放平均下降4％．結(jié)構(gòu)、材料和工藝是汽車輕量化的3