启飞汽车

摘要

    随着人们安全意识的提升, 对汽车安全性能也随之提出了更高的要求。本文结合汽车车身结构安全性能的相关要求, 提出了一种高强度钢材料匹配的部件材料优化设计方法, 并通过各种模型数据计算证实, 该方法在车身设计上, 可较好的实现对汽车正碰撞的耐撞性能的提升, 且能够促使车身结构轻量化。为此, 该方法是一种具有较高有效性和准确性, 使得新产品开发周期能够得以缩短的设计方法。

一、汽车碰撞安全性

1.正碰安全性设计原则

    当车辆在行进过程中发生碰撞, 要保证其能够具有较好的安全性, 必须确保车辆结构有着较强的吸能特性, 能够更好的保证车辆在碰撞期间能够迅速吸收掉车辆的动能, 使得车辆的入侵量控制以及加速度均能够得到较好的匹配。为此, 在对车辆碰撞安全性的设计过程中, 必须确保其能够充分满足以下几点:
    (1)前围板侵入量以及转向柱后移量均较小, 这能够最大程度上保证乘车人员的生存空间, 有效降低乘车人员的伤害程度;
    (2)乘车人员舱加速度尽量保持较低, 这能够避免在碰撞时, 乘车人员遭受到较大的冲击。

2.材料优化设计方法

    在对正碰安全性设计期间, 所选取的设计对象, 必须确保其有着较大的主观性, 并且在进行设计期间, 还必须充分考虑厚度与材料的交互性问题, 但就实际情况来看, 甚少有人员考虑到这方面, 为此, 本研究提出了优化设计方法。该方案首先经由能量分布分析以及传力路径来实现对设计部件的初步选定, 经由敏感度来进一步确定给正碰安全性带来较大影响的具体部件, 并将其作为本次设计优化的主要对象, 实现对设计对象选取难问题的解决。其次, 结合所确定的设计对象, 通过多目标优化、近似模型优选来进一步优化材料与厚度, 并对两者之间的交互特性进行充分考虑, 促使厚度与材料的连续/离散变量能够实现混合优化。这种方法具体的流程见图1。

二、汽车关键安全部件材料优化

1.正面碰撞近似模型的构建

    近似模型技术主要是对优化问题求解的规模进行控制, 从而促使计算效率得到提升, 这是近年来较常见的一种优化问题的搜索优化方案。Kriging近似模型与RSM近似模型等均是当前较常见的近似模型, 因不同的模型本身就有着的特性, 为此, 若仅是局限于某一种模型, 是无法保证其满足所有约束条件与目标函数的, 并且也不利于近似模型精度的提升。为此, 根据本研究需要, 本研究通过对三种不同的近似模型的约束条件以及目标函数进行了构建, 并通过对结果进行比较, 从中确定与本次研究最相符合的近似模型。
    通过运用均匀拉丁方试验方法反复进行60次空间设计, 并实施了相应的样本点计算, 每个样本点平均需要10个小时的计算时间。结合样本点计算的结果完成近似模型的构建。同时随机选取10个不同的样本点来对该模型的误差作出分析, 最终根据所选取的样本点的最大相对误差与相对误差来进一步评估本次近似模型的拟合精度。本次误差分析结果, 见表1。
 

作者：杜量  来源：内燃机与配件
 

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