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·中国机械工程第24卷第23期2013年12月上半月

3260·

基于耐撞性拓扑优化的汽车关键安全件设计

聂昕黄鹏冲陈涛成艾国

湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室,长沙,

410082

摘要:将耐撞性拓扑优化方法应用到车辆实际开发过程中,阐述了基于LS-DYNA显式有限元算法

的耐撞性拓扑优化方法,并给出其迭代求解的数学模型。结合该方法,对某车辆的门槛梁进行40%偏

置碰撞和侧面碰撞的并行拓扑优化,根据优化结果的材料分布情况进行了工程诠释。在整车碰撞有限

元模型中对工程诠释结果进行了验证,结果表明:耐撞性拓扑优化方法行之有效,且拓扑优化结果使得

车辆的碰撞性能有一定的提高

关键词:耐撞性;拓扑优化;非线性;显式有限元法

中图分类号:U461.91DOI:

10.3969/j.issn.1004-132X.2013.23.028

TopologyOptimizationofAutomotiveKeySafetyComponentDesignBasedonCrashworthiness

NieXinHuangPengchongChenTaoChengAiguo

StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturerforVehicleBody,

HunanUniversity,Changsha,

410082

Abstract:

ThispaperdiscussedthecrashworthinesstopologyoptimizationmethodbasedonLS-DYNAex-

plicitFEM,andpresentedthemathematicalmodelofiterativesolution.Combinedwiththismethod,

parallelto-

pologyoptimizationwasusedinthevehicle’sthresholdbeamsbasedonthe40%offsetandsideimpactcolli-

sions,andaccordingtotheoptimizedmaterialdistribution,

productstructurewillgivetheengineeringinter-

pretations.Resultsoftheengineeringinterpretationswereverifiedinthefiniteelementmodelofvehiclecolli-

sions.Theresultsshowthat:thecrashworthinesstopologyoptimizationmethodiseffective,

andtheresultsof

topologyoptimizationimprovethevehiclecrashperformance.

Keywords:crashworthiness;topologyoptimization;nonlinearity;

explicitFEM

0引言

车辆C-NCAP星级评价体系的完善,人们对于汽

车碰撞安全性能的认知也日益提高,汽车的安全

随着我国居民汽车保有量的不断提高,国内

性能也如同舒适性和动力经济性,成为了人们购

收稿日期:

2013—03—04

基金项目:广西科学研究与技术开发计划资助项目(桂科攻1);国家“十一五”科技支撑计划资助项目

买汽车时考虑的重要性能之一

在车辆传统的设计开发阶段,对于车身关键

安全件的设计都是依靠设计师的经验或类比设计(2009BAE82B01)



LiQingquan,ZhengNianbo,[J]

XuJinghaietal.AHi-.IEEETransactiononAerospaceandElectronic

erarchicalRoutePlanningAlgorithmBasedonMulti-

Systems,2008,44(2):

427-440.

levelTopologicalStructureofRoadNetwork[J][14]郑烟武.基于分层分区的动态路径规划算法研究

.Jour-

nalofImage

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