基于耐撞性拓扑优化的汽车关键安全件设计

中国机械工程 ›› 2013, Vol. 24 ›› Issue (23): 3260-3265.

基于耐撞性拓扑优化的汽车关键安全件设计

聂昕;黄鹏冲;陈涛;成艾国

湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室，长沙，410082

出版日期:2013-12-10 发布日期:2013-12-06
基金资助:
广西科学研究与技术开发计划资助项目（桂科攻12118007-1）；国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2009BAE82B01)

Topology Optimization of Automotive Key Safety Component Design Based on Crashworthiness

Nie Xin;Huang Pengchong;Chen Tao;Cheng Aiguo

State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturer for Vehicle Body，Hunan University，Changsha，410082

Online:2013-12-10 Published:2013-12-06
Supported by:
The National Key Technology R&D Program（No. 2009BAE82B01）

摘要/Abstract

摘要：

将耐撞性拓扑优化方法应用到车辆实际开发过程中，阐述了基于LS-DYNA显式有限元算法的耐撞性拓扑优化方法，并给出其迭代求解的数学模型。结合该方法，对某车辆的门槛梁进行40%偏置碰撞和侧面碰撞的并行拓扑优化，根据优化结果的材料分布情况进行了工程诠释。在整车碰撞有限元模型中对工程诠释结果进行了验证，结果表明：耐撞性拓扑优化方法行之有效，且拓扑优化结果使得车辆的碰撞性能有一定的提高。

关键词: 耐撞性, 拓扑优化, 非线性, 显式有限元法

Abstract:

This paper discussed the crashworthiness topology optimization method based on LS-DYNA explicit FEM, and presented the mathematical model of iterative solution. Combined with this method, parallel topology optimization was used in the vehicle's threshold beams based on the 40% offset and side impact collisions, and according to the optimized material distribution, product structure will give the engineering interpretations. Results of the engineering interpretations were verified in the finite element model of vehicle collisions. The results show that: the crashworthiness topology optimization method is effective, and the results of topology optimization improve the vehicle crash performance.

Key words: crashworthiness, topology optimization, nonlinearity, explicit FEM

中图分类号:

U461.91

聂昕, 黄鹏冲, 陈涛, 成艾国. 基于耐撞性拓扑优化的汽车关键安全件设计[J]. 中国机械工程, 2013, 24(23): 3260-3265.

Nie Xin, Huang Pengchong, Chen Tao, Cheng Aiguo. Topology Optimization of Automotive Key Safety Component Design Based on Crashworthiness[J]. China Mechanical Engineering, 2013, 24(23): 3260-3265.

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[14]	文桂林, 陈高锡, 王洪鑫 , 薛亮, 魏鹏, 刘杰, . 含自重载荷的功能梯度材料结构时域动力学拓扑优化设计[J]. 中国机械工程, 2022, 33(23): 2774-2782.
[15]	贺红林, 赵伟鹏, 余志豪, 龙玉繁, 鄢殷期, 李冀. 约束阻尼板双线性材料插值法拓扑动力学优化[J]. 中国机械工程, 2022, 33(23): 2783-2789，2878.