耐撞性能分析的案例
基于宏觀斷裂力學(xué)的CFRP薄壁結(jié)構(gòu)耐撞性能研究及應(yīng)用
3種前縱梁的耐撞性能指標(biāo)見表7，可以發(fā)現(xiàn)，鋼質(zhì)前縱梁的總吸能略低于CFRP前縱梁，但是質(zhì)量達(dá)到了1.4 kg，導(dǎo)致其比吸能最小，僅為10.05 J/kg。同時，鋼質(zhì)前縱梁的最大峰值力高達(dá)366 kN，且在壓潰過程中其承載能力不穩(wěn)定，導(dǎo)致鋼質(zhì)前縱梁壓潰效率最低，僅為22.6%。而CFRP前縱梁的耐撞性指標(biāo)均優(yōu)于鋼質(zhì)前縱梁，其總吸能略大于鋼質(zhì)前縱梁，總吸能大小為15 519 J，相比鋼質(zhì)前縱梁提升約為10%，但其質(zhì)量只有鋼質(zhì)前縱梁的28%，使CFRP前縱梁的比吸能數(shù)值高達(dá)39.7 J/kg，相比鋼質(zhì)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(dá)54.7%。
圖16 不同前縱梁變形結(jié)果
表7 不同前縱梁耐撞性能指標(biāo)結(jié)果
兩種前縱梁的耐撞性能指標(biāo)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(biāo)還是輕量化效果都要優(yōu)于鋼質(zhì)前縱梁，尤其是在比吸能、輕量化效果和壓潰效率指標(biāo)中，碳纖維前縱梁的優(yōu)勢更加明顯，因此，碳纖維前縱梁相比傳統(tǒng)汽車前縱梁在耐撞性能和輕量化效果方面具有更大的應(yīng)用潛能。
展開 基于場力等效的耐撞性能白車身拓?fù)鋬?yōu)化分析
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(shè)計階段，拓?fù)鋬?yōu)化模型也應(yīng)該考慮碰撞工況、彎曲剛度和模態(tài)工況。對于白車身多工況優(yōu)化問題，可以利用多工況優(yōu)化方法或多模型優(yōu)化方法（MMO）。但是在實際工程應(yīng)用過程中，對于剛度及模態(tài)線性分析工況，可以獲得比較理想拓?fù)浣Y(jié)果，而對于高度非線性的碰撞工況，目前公開文獻(xiàn)中采用的近似靜態(tài)載荷法獲得的拓?fù)渎窂浇庾x性較差。
因此，如何用有效的靜態(tài)工況近似代替碰撞工況，是白車身多工況拓?fù)鋬?yōu)化的關(guān)鍵問題。
本課題提出一種利用場力代替碰撞力的優(yōu)化方法。通過與其它兩種方法對比發(fā)現(xiàn)，該方法不但保留了線性優(yōu)化的高效性，而且拓?fù)浣Y(jié)果路徑清晰，材料分布合理，容易解讀。通過在實際項目中應(yīng)用及后期碰撞性能分析，驗證該方法在概念設(shè)計階段可以等效替代碰撞工況。
最終結(jié)合多工況拓?fù)浣Y(jié)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(chuàng)建白車身的拓?fù)鋬?yōu)化空間，如下圖：
3 優(yōu)化模型
變量單元：以六面體為主的體單元；數(shù)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?jǐn)?shù)＜0.3；
目標(biāo)：全局應(yīng)變能最小。
4 正碰拓?fù)浣Y(jié)果
基于正碰工況下的等效場力法，經(jīng)優(yōu)化迭代后拓?fù)浣Y(jié)果如下圖：
5 多工況拓?fù)鋬?yōu)化
工況：靜態(tài)載荷約束法（彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、頂壓）；等效場力法（正碰、偏置碰、側(cè)碰、后碰）；
約束：體積分?jǐn)?shù)＜0.3；
目標(biāo)：利用折中規(guī)劃法，將全局應(yīng)變能最小作為目標(biāo)。
展開 三維晶格超材料的隔振性能及耐撞性研究
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(dāng)發(fā)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(jié)構(gòu)參數(shù)對新型三維超材料的帶隙特征和碰撞行為的影響。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)參數(shù)在確定帶隙特征和碰撞行為方面起著至關(guān)重要的作用。因此，通過合理地調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，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(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化，得到了新型三維超材料的優(yōu)化設(shè)計。本工作為開發(fā)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(jié)：
該研究提出了一種新型的三維變形材料的設(shè)計，并對其振動隔離能力和耐撞性進(jìn)行了全面的研究。通過多目標(biāo)優(yōu)化來優(yōu)化變形材料，同時考慮了振動隔離和耐撞性。主要結(jié)論如下：
(1) 通過調(diào)整所提出的三維變形材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以控制帶隙和破壞響應(yīng)，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(guān)閉。帶隙的群速度范圍隨著b的增加而呈現(xiàn)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 汽車側(cè)面碰撞試驗B柱耐撞性能優(yōu)化及輕量化設(shè)計
摘要：為提高汽車碰撞后側(cè)面的安全性，對汽車B柱進(jìn)行耐撞性能優(yōu)化及輕量化設(shè)計。利用Hypermesh軟件劃分車輛網(wǎng)格，建立汽車有限元模型。采用LS-DYNA軟件分析優(yōu)化結(jié)果，通過B柱加強版進(jìn)行總成集合化處理，從而實現(xiàn)B柱加強板總成屬性轉(zhuǎn)移。采用CAE軟件進(jìn)行仿真實驗，確定2k因子對性能造成影響的關(guān)鍵與非關(guān)鍵因素,通過B柱熱成型優(yōu)化設(shè)計提高車輛輕量化效果。實驗結(jié)果表明：應(yīng)用該方法優(yōu)化后，車輛B柱輕量化比基礎(chǔ)模型升高了15.4%，車輛整體質(zhì)量減輕了19%以上。通過對汽車側(cè)面碰撞試驗B柱進(jìn)行耐撞性能實驗，可知汽車B柱幾乎沒有發(fā)生變形，車廂內(nèi)假人胸腔未出現(xiàn)損傷。
關(guān)鍵詞：側(cè)面碰撞；B柱；耐撞性；輕量化；優(yōu)化；CAE分析
隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹饕煌üぞ遊1-2]。伴隨著市場需求與相關(guān)法規(guī)對汽車碰撞安全性能要求逐年提升，車身質(zhì)量隨之增加。
汽車的側(cè)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(fā)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(cè)圍的主要部件，其中B柱作為車身側(cè)面主要承力部件，在汽車發(fā)生側(cè)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(guān)鍵指標(biāo)是B柱的入侵速度與入侵量[5-6]。由此可知，提高側(cè)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(jì)80年代開始對汽車側(cè)面碰撞進(jìn)行研究，研究方向為改進(jìn)門欄梁厚度、多角度改進(jìn)B柱的受力結(jié)構(gòu)。本文從提高汽車B柱耐撞性、汽車輕量化設(shè)計兩個方面對汽車車體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而提高汽車安全性。
展開 
LS-DYNA固定式鋼覆復(fù)合材料防船撞裝置防撞性能分析 ￥200
本文基于顯式動力分析軟件LS-DYNA，針對固定式鋼覆復(fù)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(xì)化有限元模型、混凝土橋墩三維實體模型以及鋼覆復(fù)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(tǒng)的碰撞動力學(xué)行為。重點分析了碰撞過程中防撞裝置的動態(tài)響應(yīng)特性，獲取了碰撞力時程曲線、能量吸收分布及結(jié)構(gòu)損傷演變規(guī)律。研究揭示了鋼覆層與復(fù)合材料芯層的協(xié)同耗能機(jī)制，量化了防撞裝置對碰撞沖擊力的衰減效果，明確了結(jié)構(gòu)塑性變形、復(fù)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(hù)效能、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)提供了理論依據(jù)。
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2006年會msc.dyran--某型飛機(jī)垂尾千元整流蒙皮的抗鳥撞性能分析
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