耐撞性能分析
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
耐撞性能分析的實例教程
3種前縱梁的耐撞性能指標見表7，可以發現，鋼質前縱梁的總吸能略低于CFRP前縱梁，但是質量達到了1.4 kg，導致其比吸能最小，僅為10.05 J/kg。同時，鋼質前縱梁的最大峰值力高達366 kN，且在壓潰過程中其承載能力不穩定，導致鋼質前縱梁壓潰效率最低，僅為22.6%。而CFRP前縱梁的耐撞性指標均優于鋼質前縱梁，其總吸能略大于鋼質前縱梁，總吸能大小為15 519 J，相比鋼質前縱梁提升約為10%，但其質量只有鋼質前縱梁的28%，使CFRP前縱梁的比吸能數值高達39.7 J/kg，相比鋼質前縱梁的比吸能提升了295%，同時最大峰值力降至167 kN，并且壓潰效率高達54.7%。
圖16 不同前縱梁變形結果
表7 不同前縱梁耐撞性能指標結果
兩種前縱梁的耐撞性能指標以及輕量化效果對比，如圖17所示。由圖可知，碳纖維前縱梁無論是耐撞性能評價指標還是輕量化效果都要優于鋼質前縱梁，尤其是在比吸能、輕量化效果和壓潰效率指標中，碳纖維前縱梁的優勢更加明顯，因此，碳纖維前縱梁相比傳統汽車前縱梁在耐撞性能和輕量化效果方面具有更大的應用潛能。
展開 因為白車身的性能要求包括耐撞性、耐久性及NVH性能，所以在概念設計階段，拓撲優化模型也應該考慮碰撞工況、彎曲剛度和模態工況。對于白車身多工況優化問題，可以利用多工況優化方法或多模型優化方法（MMO）。但是在實際工程應用過程中，對于剛度及模態線性分析工況，可以獲得比較理想拓撲結果，而對于高度非線性的碰撞工況，目前公開文獻中采用的近似靜態載荷法獲得的拓撲路徑解讀性較差。
因此，如何用有效的靜態工況近似代替碰撞工況，是白車身多工況拓撲優化的關鍵問題。
本課題提出一種利用場力代替碰撞力的優化方法。通過與其它兩種方法對比發現，該方法不但保留了線性優化的高效性，而且拓撲結果路徑清晰，材料分布合理，容易解讀。通過在實際項目中應用及后期碰撞性能分析，驗證該方法在概念設計階段可以等效替代碰撞工況。
最終結合多工況拓撲結果，利用solidthinking解讀出車身骨架的概念方案，如下圖。
2 問題描述
基于造型、總布置及base模型，創建白車身的拓撲優化空間，如下圖：
3 優化模型
變量單元：以六面體為主的體單元；數量115萬；
邊界條件：約束前保險杠主點123；
載荷：施加全局-X向重力場；
約束：體積分數＜0.3；
目標：全局應變能最小。
4 正碰拓撲結果
基于正碰工況下的等效場力法，經優化迭代后拓撲結果如下圖：
5 多工況拓撲優化
工況：靜態載荷約束法（彎曲剛度、扭轉剛度、頂壓）；等效場力法（正碰、偏置碰、側碰、后碰）；
約束：體積分數＜0.3；
目標：利用折中規劃法，將全局應變能最小作為目標。
展開 原文摘要：
本文研究了一種新型三維（三維）晶格超材料的隔振性能和耐撞性，該材料的單元由一個空心菱形十二面體和六個圓柱管組成。由于超材料中存在帶隙，可以抑制三維超材料中彈性波的傳輸。同時，當發生碰撞時，三維超材料可以通過塑性變形來吸收破碎能量。研究了結構參數對新型三維超材料的帶隙特征和碰撞行為的影響。結果表明，結構參數在確定帶隙特征和碰撞行為方面起著至關重要的作用。因此，通過合理地調整結構參數，可以獲得所需的隔振性能和耐撞性。最后，從隔振性能和耐撞性等綜合方面進行了多目標優化，得到了新型三維超材料的優化設計。本工作為開發具有隔振性能和耐撞性的多功能超材料提供了新的可能性。
原文總結：
該研究提出了一種新型的三維變形材料的設計，并對其振動隔離能力和耐撞性進行了全面的研究。通過多目標優化來優化變形材料，同時考慮了振動隔離和耐撞性。主要結論如下：
(1) 通過調整所提出的三維變形材料的結構參數，可以控制帶隙和破壞響應，從而控制振動隔離特性和能量吸收性能。
(2) 第6和第7頻帶之間的帶隙隨著b的增加而先打開后關閉。帶隙的群速度范圍隨著b的增加而呈現先增加后減小的趨勢。頻帶的能量傳遞效率(PCF)和聲能吸收效率(SEA)隨著b的增加而增加。
(3) 第6和第7頻帶之間的帶隙隨著d的增加而逐漸減小。帶隙的群速度范圍隨著d的增加而呈下降趨勢。頻帶的能量傳遞效率(PCF)在d增加時先減小后增加。總體上講，隨著d的增加，聲能吸收效率(SEA)的差異并不顯著。
(4) 隨著t的變化，群速度范圍的變化相對較小。頻帶的能量傳遞效率(PCF)和聲能吸收效率(SEA)隨著t的增加而增加。
展開 摘要：為提高汽車碰撞后側面的安全性，對汽車B柱進行耐撞性能優化及輕量化設計。利用Hypermesh軟件劃分車輛網格，建立汽車有限元模型。采用LS-DYNA軟件分析優化結果，通過B柱加強版進行總成集合化處理，從而實現B柱加強板總成屬性轉移。采用CAE軟件進行仿真實驗，確定2k因子對性能造成影響的關鍵與非關鍵因素,通過B柱熱成型優化設計提高車輛輕量化效果。實驗結果表明：應用該方法優化后，車輛B柱輕量化比基礎模型升高了15.4%，車輛整體質量減輕了19%以上。通過對汽車側面碰撞試驗B柱進行耐撞性能實驗，可知汽車B柱幾乎沒有發生變形，車廂內假人胸腔未出現損傷。
關鍵詞：側面碰撞；B柱；耐撞性；輕量化；優化；CAE分析
隨著經濟快速發展，汽車已經成為人們日常生活的主要交通工具[1-2]。伴隨著市場需求與相關法規對汽車碰撞安全性能要求逐年提升，車身質量隨之增加。
汽車的側面位置是整車中最薄弱的部分，其可以分散沖擊力的部件極少，一旦發生碰撞，將給乘坐人員生命安全造成極大的威脅。門檻梁總成與A柱、B柱、C柱、前門及后門是轎車側圍的主要部件，其中B柱作為車身側面主要承力部件，在汽車發生側面碰撞時，不但要承受巨大的沖擊力還需要給車門與車欄等部件提供支撐[3-4]。同時，影響乘坐人員安全性的關鍵指標是B柱的入侵速度與入侵量[5-6]。由此可知，提高側面碰撞時汽車的安全性，首先要增強B柱的耐撞性。
我國自20世紀80年代開始對汽車側面碰撞進行研究，研究方向為改進門欄梁厚度、多角度改進B柱的受力結構。本文從提高汽車B柱耐撞性、汽車輕量化設計兩個方面對汽車車體進行優化設計，從而提高汽車安全性。
展開 本文基于顯式動力分析軟件LS-DYNA，針對固定式鋼覆復合材料防船撞裝置開展碰撞仿真研究。通過建立1000噸級船舶精細化有限元模型、混凝土橋墩三維實體模型以及鋼覆復合材料防撞裝置多尺度耦合模型，模擬了船舶-防撞裝置-橋墩系統的碰撞動力學行為。重點分析了碰撞過程中防撞裝置的動態響應特性，獲取了碰撞力時程曲線、能量吸收分布及結構損傷演變規律。研究揭示了鋼覆層與復合材料芯層的協同耗能機制，量化了防撞裝置對碰撞沖擊力的衰減效果，明確了結構塑性變形、復合材料分層破壞等損傷模式的空間分布特征。研究成果為評估防撞裝置防護效能、優化結構設計參數提供了理論依據。
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關鍵詞：車身輕量化；復合材料；宏觀斷裂力學模型；耐撞性能分析
隨著汽車普及程度的提升，汽車行業得到飛速發展。與此同時，環境污染、能源短缺問題日益嚴重。汽車輕量化是解決上述問題的一個重要方向，所以成為研究與應用的熱點［1］。
原文摘要：
本文研究了一種新型三維（三維）晶格超材料的隔振性能和耐撞性，該材料的單元由一個空心菱形十二面體和六個圓柱管組成。由于超材料中存在帶隙，可以抑制三維超材料中彈性波的傳輸。同時，當發生碰撞時，三維超材料可以通過塑性變形來吸收破碎能量。研究了結構參數對新型三維超材料的帶隙特征和碰撞行為的影響。結果表明，結構參數在確定帶隙特征和碰撞行為方面起著至關重要的作用。因此，通過合理地調整結構參數
摘要：為提高汽車碰撞后側面的安全性，對汽車B柱進行耐撞性能優化及輕量化設計。利用Hypermesh軟件劃分車輛網格，建立汽車有限元模型。采用LS-DYNA軟件分析優化結果，通過B柱加強版進行總成集合化處理，從而實現B柱加強板總成屬性轉移。采用CAE軟件進行仿真實驗，確定2k因子對性能造成影響的關鍵與非關鍵因素,通過B柱熱成型優化設計提高車輛輕量化效果。實驗結果表明：應用該方法優化后
1 課題背景
基于仿真驅動設計的產品開發理念，進行某款白車身的前期方案設計。因為白車身的性能要求包括耐撞性、耐久性及NVH性能，所以在概念設計階段，拓撲優化模型也應該考慮碰撞工況、彎曲剛度和模態工況。對于白車身多工況優化問題，可以利用多工況優化方法或多模型優化方法（MMO）。但是在實際工程應用過程中，對于剛度及模態線性分析工況，可以獲得比較理想拓撲結果，而對于高度非線性的碰撞工況，
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