玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber-reinforced polymer,BFRP)具有优异的力学性能和可熔融再生特性,在汽车轻量化领域的应用前景广阔。针对某车型的铝制防撞装置,开展BFRP/铝混合防撞装置的多目标优化设计。首先,对BFRP层合板开展力...玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber-reinforced polymer,BFRP)具有优异的力学性能和可熔融再生特性,在汽车轻量化领域的应用前景广阔。针对某车型的铝制防撞装置,开展BFRP/铝混合防撞装置的多目标优化设计。首先,对BFRP层合板开展力学性能测试,并利用HyperMesh软件建立防撞装置有限元模型;其次,采用拉丁超立方抽样生成代理模型的训练样本,结合敏感度分析识别关键设计参数,并通过基于加权欧式距离的空间填充采样法来提升代理模型对响应指标的预测精度;最后,以防撞装置峰值载荷、总质量及横梁最大位移最小为优化目标,运用MOPSO(multi-objective particle swarm optimization,多目标粒子群优化)算法求解Pareto前沿,并基于熵权-TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution,逼近理想解排序法)确定最优设计参数组合。结果显示:优化后防撞装置的峰值载荷降低了36.15%,总质量减小了12.23%,显著提升了耐撞性能并实现了轻量化目标。所提出的方法可为BFRP/铝混合防撞装置的轻量化设计提供一套系统性的解决方案。展开更多
针对汽车碰撞事故中驾驶员下肢损伤防护需求,本研究通过有限元仿真与生物力学分析相结合的方法,探讨护膝板结构参数对小腿保护的优化机理。基于C-NCAP正面碰撞工况构建包含Hybrid III 50th假人小腿模型的碰撞仿真系统,重点研究护膝板材...针对汽车碰撞事故中驾驶员下肢损伤防护需求,本研究通过有限元仿真与生物力学分析相结合的方法,探讨护膝板结构参数对小腿保护的优化机理。基于C-NCAP正面碰撞工况构建包含Hybrid III 50th假人小腿模型的碰撞仿真系统,重点研究护膝板材料刚度对胫骨反力指标的影响规律。通过调整护膝板内缓冲件杨氏模量发现:采用密度为88kg/m^(3)、杨氏模量4.5MPa海绵材料作为缓冲层可使碰撞能量吸收效率显著提升,曲面曲率半径在100-120 mm范围内可有效降低剪切载荷。优化后的楔形护膝板结构使小腿反力Fx峰值控制在1.0kN以下,较传统设计降低60%。研究结果为汽车内饰安全件的生物力学优化提供了新的设计思路和理论依据,对提升车辆被动安全性能具有重要工程应用价值。展开更多
文摘玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber-reinforced polymer,BFRP)具有优异的力学性能和可熔融再生特性,在汽车轻量化领域的应用前景广阔。针对某车型的铝制防撞装置,开展BFRP/铝混合防撞装置的多目标优化设计。首先,对BFRP层合板开展力学性能测试,并利用HyperMesh软件建立防撞装置有限元模型;其次,采用拉丁超立方抽样生成代理模型的训练样本,结合敏感度分析识别关键设计参数,并通过基于加权欧式距离的空间填充采样法来提升代理模型对响应指标的预测精度;最后,以防撞装置峰值载荷、总质量及横梁最大位移最小为优化目标,运用MOPSO(multi-objective particle swarm optimization,多目标粒子群优化)算法求解Pareto前沿,并基于熵权-TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution,逼近理想解排序法)确定最优设计参数组合。结果显示:优化后防撞装置的峰值载荷降低了36.15%,总质量减小了12.23%,显著提升了耐撞性能并实现了轻量化目标。所提出的方法可为BFRP/铝混合防撞装置的轻量化设计提供一套系统性的解决方案。
文摘针对汽车碰撞事故中驾驶员下肢损伤防护需求,本研究通过有限元仿真与生物力学分析相结合的方法,探讨护膝板结构参数对小腿保护的优化机理。基于C-NCAP正面碰撞工况构建包含Hybrid III 50th假人小腿模型的碰撞仿真系统,重点研究护膝板材料刚度对胫骨反力指标的影响规律。通过调整护膝板内缓冲件杨氏模量发现:采用密度为88kg/m^(3)、杨氏模量4.5MPa海绵材料作为缓冲层可使碰撞能量吸收效率显著提升,曲面曲率半径在100-120 mm范围内可有效降低剪切载荷。优化后的楔形护膝板结构使小腿反力Fx峰值控制在1.0kN以下,较传统设计降低60%。研究结果为汽车内饰安全件的生物力学优化提供了新的设计思路和理论依据,对提升车辆被动安全性能具有重要工程应用价值。
