平安防護--金屬薄壁鋁管提高車輛的耐撞性

              

   如何提高車輛的耐撞性能成為汽車主動平安防護的一大熱點問題。金屬薄壁鋁管作為激進且最有效的吸能結構,金屬薄壁鋁管的耐撞性優化設計平安、環保和節能是二十一世紀汽車技術發展的肯定趨勢.汽車平安設計中得到廣泛的應用。汽車輕量化的趨勢下,如何利用更少的資料吸收更多的碰撞能量成為近年來的研究熱點。近年來,大量的學者致力于如何提高金屬薄壁鋁管耐撞性能,并取的一系列的效果。本文在前人研究的基礎上,基于顯式有限元軟件LS-DYNA 和響應面法對薄壁管結構進行了耐撞性優化設計。本文首先對國內外薄壁管結構的研究狀況進行了綜述。

                

     然后簡單介紹了顯式有限元的基本方程、接觸碰撞算法,給出了鋁管進行耐撞性優化設計需用到實驗設計方法和近似模型理論。從提高結構的耐撞性能方面,采用顯式有限元軟件LS-DYNA 與響應面法相結合對結構進行耐撞性優化設計,分析結構的幾何參數對其吸能特性的影響規律。1已有的研究標明,方形截面薄壁管的吸能區域主要集中在邊角處；基于此,本文設計了兩款多角點吸能結構,以多角點吸能結構的比吸能和初始峰值力為優化目標,采用全因子試驗設計與響應面法對多角點吸能結構進行了耐撞性優化,研究結果標明：薄板寬度對結構的比吸能及初始峰值力有較大影響,隨著寬度的增大而增大。

        

   以大截面鋁管和小截面鋁管組成的雙層吸能結構為研究對象,同時在兩個鋁管之間引入四塊薄板,采用LS-DYNA 對其吸能特性進行了分析研究,分析了薄板對其耐撞性能的影響。結果標明：四塊薄板能夠有效地提高結構的耐撞性能,增強了內外層鋁管之間的相互作用。3綜合考慮比吸能、初始峰值力和第二峰值力等因素對汽車安全的影響,提出了以結構的比吸能、初始峰值力和第二峰值力為多目標的耐撞性優化問題。結果標明：優化后的結構在提高結構的總吸能量和比吸能的同時,能夠有效地避開過大的初始峰值力,耐撞性能得到很大的提升。4針對方形截面管管具有變性穩定和圓形截面管具有高比吸能的特性,設計了一個組合型吸能結構；利用顯式有限元軟件LS-DYNA 對其吸能特性進行了分析。結果標明：內層圓管的直徑和內外層管的長度越大,結構的比吸能越小。