有限元分析保险杠1

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汽车保险杠碰撞仿真分析

汽车保险杠碰撞仿真分析本文研究汽车保险杠碰撞仿真分析。

一、导入汽车保险杠有限元模型1）选择【文件】→【导入】→【草图】命令，出现【导入部件】对话框，选择汽车保险杠IGS零件，从IGES文件创建部件，如图1 ，完成汽车保险杠有限元模型导入，如图2 。

图1 导入汽车保险杠有限元模型图2 汽车保险杠有限元模型二、部件装配1）选择【模块：装配】→【Create：Instance】命令，出现【创建实例】对话框。

2）在【创建实例从】栏中选择【部件】，然后同时选择【bao_xian_gang】，其他条件默认不变，如图3，模型装配完成，如图4。

图3 创建实例图4 模型装配完成二、属性定义1）选择【模块：属性】→【创建材料】命令，出现【编辑材料】对话框。

2）在【名称】栏中输入：Steel ，选择【通用】→【密度】→质量密度：8700 ，再选择【力学】→【弹性（E）】→【弹性】→弹性模量: 200000和泊松比：0.3 ，其他值保持默认不变，点击【确定】，如图5 。

3）选择【创建截面】命令，出现【创建截面】对话框。

4）在【名称】栏中：Scetion-1，材料：Steel ，点击【确定】，如图6 。

5）选择【指派截面】命令，选择要指派的截面区域，点选整个bao_xian_gang模型，点击【完成】，出现【编辑截面指派】对话框如图7 ，保持默认值不变，点击【确定】，当bao_xian_gang 模型变为绿色，代表材料属性赋予完成，如图8 。

图5 编辑材料对话框图6 编辑截面图7 编辑截面指派图8 材料属性赋予完成三、分析步设置1）选择【模块：分析步】→【创建分析步】命令，出现【创建分析步】对话框。

2）在【名称】栏中保持默认Step-1 ，然后【initial】→【通用】→【静力，通用】，点击【继续】，如图9 ，出现【编辑分析步】对话框，选择【几何非线性】：开，其他保持默认值不变，点击【确定】，如图10。

3）选择【模块：分析步】→【创建分析步】命令，出现【创建分析步】对话框, 在【名称】栏中输入：Step-1，然后【initial】→【通用】→【静力，通用】，点击【继续】，出现【编辑分析步】对话框，选择【几何非线性】：开，其他保持默认值不变，点击【确定】。

有限元方法在汽车保险杠碰撞分析中的应用

有限元方法在汽车保险杠碰撞分析中的应用材料力学和弹性力学可以解决在实际工程中一些变形以及位移问题，但当物理模型相对复杂的情况下，求解过程比较难。

随着计算机技术的发展，有限元分析成为力学学科中一门重要的分支，应用越来越广泛。

目前大型通用有限元商业软件有很多：如ANSYS，ABAQUS等。

汽车已经成了我们日常生活中不可或缺的交通工具。

如何提高汽车碰撞过程中的安全性能已经成了汽车安全性领域研究的重要课题。

标签：有限元分析；ABAQUS；汽车保险杠；碰撞引言有限元方法在现代工程中广泛应用，其分析思路是将求解域看成是由很多称为有限元的小的互相连接的子域组成，对每一单元假定一个近似解，然后求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。

然而这个解不是准确解，而是近似解。

由于力学中大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。

目前大型通用有限元软件有很多：如ANSYS，ABAQUS等[1]，有限元软件可以分析多学科的问题如：机械、电磁、热力学等；用有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象离散化、有限元求解、计算结果后处理三大部分[2]。

有限元分析软件的一个发展趋势是与通用三维建模软件进行造型设计后，将模型导入CAE软件进行有限元网格划分，并进行分析计算。

1 有限元方法的分析思路有限元法是将一个几何形状进行离散，离散的单元通过节点来进行连接，有限元方法的分析步骤如下所示：ABAQUS是一套基于有限元方法的工程模拟软件，它的功能非常强大。

不仅仅可以解决线性问题，而且可以解决非常复杂的非线性问题，如复杂的冲击碰撞及许多接触问题[3-5]。

ABAQUS软件主要由ABAQUS/CAE，ABAQUS/Standard，ABAQUS/Explicit，ABAQUS/Viewer等模块组成。

ABAQUS 有限元软件功能模块的介绍：（1）ABAQU/CAE前处理：该模块主要是定义实际问题的物理模型，一个工程的实际问题的前处理模块主要由四部分即离算化的几何模型，材料的数据，加载和边界条件这四部分的内容组成通常在ABAQUS/CAE中以图形的方式来完成各个操作以图形的方式生成模型。

车辆前保险杠结构分析优化设计

设备管理与维修2021翼6（上）车辆前保险杠结构分析优化设计刘向丽（山西大同大学教学实验与实训中心，山西大同037000）摘要：在城市交通事故中，车辆碰撞行人事故比较普遍，而行人的小腿是主要被碰撞部位。

为评估这种伤害，对行人的刚性腿和柔性腿两种结构、被碰撞后的伤害指标、有限元分析过程进行研究。

通过创建两种腿型和某个汽车前端的有限元模型进行腿部碰撞分析，根据得到伤害数据对该车型前端进行结构优化。

研究结果表明，膝部韧带处的伤害对汽车前端两边的大弧度模型比较敏感，胫骨所受弯矩会随着保险杠梁支撑刚度的减小而减小。

关键词：有限元碰撞分析；刚性腿；柔性腿；结构优化中图分类号：U461.91文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.06.070引言我国属于人口密度较大的国家，城市中行人被撞的事故很多，因此在2010年我国就制定了在汽车碰撞行人保护方面的国家标准，颁布了GB/T 24550—2009《汽车对行人的碰撞保护》。

在此规范中，行人的保护冲击器为刚性腿[1]。

但是在2014年，欧洲对新车的规范Euro-NCAP 《欧洲新车评价规程评价》中，改用柔性腿作为行人碰撞保护的评价指标[2]。

行人碰撞保护的欧洲法规ECER127《行人保护法规划线及定点》，从2015年也开始使用柔性腿。

本文通过有限元碰撞法，对行人的刚性腿（TRL ）和柔性腿（Flex-PLI ）进行碰撞研究分析，并根据分析结果对汽车前端结构优化提供方向，为以后的结构设计方向提供依据。

1柔性腿和刚性腿的伤害指标刚性腿被碰撞后有3个伤害指标，分别是膝关节的剪切方向位移，膝关节的弯曲角度和胫骨的加速度值。

柔性腿对股骨、胫骨和膝关节分别有弯矩指标，此外还对膝关节的韧带伸长量和胫骨弯矩有指标，其中的股骨弯矩目前只作为监控值，不作为评定伤害的指标。

膝关节韧带伸长量包含4个部分：前十字交叉韧带（ACL ），后十字交叉韧带（PCL ），内侧副韧带（MCL ）和外侧副韧带（LCL ）。

基于ABAQUS的轿车前保险杠100%正面碰撞仿真分析

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Hale Waihona Puke 2.有限元分析模型的建立2.1导入模型有限元单元文件此处导入的是包含模型网格单元信息的inp文件.
2.有限元分析模型的建立
2.2 定义分析模型的材料和属性散热器支架、纵梁、缓冲梁、固定架、加强支架定义金属材料属性缓冲器罩定义塑料材料属性缓冲泡沫定义泡沫材料属性
3.施加边界条件与接触算法
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基于ABAQUS的轿车前保险杠 100%正面碰撞仿真分析
报告内容
1 2 3 4 5
案例分析背景有限元分析模型的建立施加边界条件与接触算法查看碰撞仿真分析结果案例分析意义
1.案例分析背景
汽车前保险杠位于汽车最前部，是前部或追尾碰撞事故中首先接触的部件，在减小碰撞事故中对行人的伤害，降低低速碰撞事故对车辆的损坏方面起着重要作用。保险杠横梁的主要作用是将碰撞中产生的能量均匀地传递给吸能盒，同时防止内侵量过大造成发动机前部件的损坏，对于提高车辆的被动安全性实现保险杠的轻量化设计具有重要意义。此次研究是基于有限元分析软件Abaqus，对汽车保险杠的碰撞过程吸能特性进行了仿真分析。.
1、对墙壁施加固定约束 2、对车体x方向定义30km/h的初始速度
3、各部件之间定义通用（自动）接触算法，接触面之间的表面摩擦系数假设为0.1
4.查看碰撞仿真分析结果
4.1保险杠碰撞变形过程从图中可以看出在15ms之前横梁发生轻微变形，30ms之后横梁变形加大。碰撞过程中横梁吸收主要动能。
4.求解并查看碰撞仿真分析结果
4.2保险杠碰撞变形法向接触力云图
4.求解并查看碰撞仿真分析结果

基于HyperWorks的某新能源卡车前保险杠总成方案对比分析

第一作者：张克鹏，男，1985年生，高级工程师，现从事共性技术研究工作。

3 保险杠总成的模态分析
模态理论
模态是结构系统的固有振动特性。

线性系统的⾃由振动个正交的单⾃由度振动系统，对应系统的N 每⼀个模态具有特定的固有频率、阻尼⽐和模态振型。

图1 ⽅案1保险杠有限元模型
图2 ⽅案2保险杠有限元模型
图3 保险杠总成约束边界条件
载荷边界条件
HyperMesh 建⽴模态分析时，设定模态数为
⼀阶模态
⼆阶模态
三阶模态
⼀阶模态⼆阶模态
四阶模态
五阶模态
六阶模态
图8 转弯⼯况应⼒云图
100。

金属-复合材料汽车保险杠的碰撞分析及优化

金属-复合材料汽车保险杠的碰撞分析及优化摘要：本文针对金属-复合材料汽车保险杠的碰撞性能进行了研究。

首先，对材料的强度特性进行了分析。

然后，采用ANSYS有限元分析软件对汽车保险杠进行了数值模拟。

分析了在不同撞击速度和角度下，汽车保险杠的形变、应力和应变分布等。

最后，通过对汽车保险杠结构的优化设计，提高了其碰撞性能。

关键词：金属-复合材料、汽车保险杠、碰撞性能、有限元模拟、优化设计1. 引言汽车碰撞事故是造成人员死亡和财产损失的主要原因。

汽车保险杠是汽车的重要组成部分，其碰撞性能直接关系到行车安全和乘员的生命安全。

当前，大多数汽车保险杠采用金属材料制成，但由于金属材料本身具有一定的缺陷和缺点，如强度低、抗腐蚀性差等，影响到汽车保险杠的碰撞性能。

而复合材料具有轻质、高强度、抗腐蚀性好等优点，逐渐成为汽车保险杠材料的研究热点。

2. 材料强度特性分析本研究选择采用碳纤维增强复合材料和钢材组成的金属-复合材料作为汽车保险杠材料。

首先，通过拉伸试验和压缩试验获得了该材料的力学特性参数，如弹性模量、屈服强度、断裂伸长率等。

结果表明，该材料的强度和韧性优于单纯的金属材料和复合材料，符合汽车保险杠的力学要求。

3. 碰撞数值模拟采用ANSYS有限元分析软件对汽车保险杠进行了碰撞数值模拟。

模型采用了三维实体模型，根据实际的汽车保险杠结构进行建模。

设置了不同角度和速度的撞击条件，分析了汽车保险杠的形变、应力和应变分布等性能指标。

结果显示，在不同的碰撞角度和速度下，汽车保险杠产生了较大的位移和应变，但仍保持了较好的抗碰撞性能。

4. 优化设计通过对汽车保险杠结构的优化设计，进一步提高了其碰撞性能。

具体措施包括增加保险杠内部的加强筋、采用正交网格加强结构、增加碳纤维增强复合材料的比例等。

最终，再次进行了碰撞数值模拟，结果表明，优化设计后的汽车保险杠在碰撞时具有更好的抗碰撞性能。

5. 结论本研究通过对金属-复合材料汽车保险杠的碰撞性能进行研究，提出了优化设计方案，进一步提高了其碰撞性能。

论述汽车保险杠碰撞的有限元分析

论述汽车保险杠碰撞的有限元分析1 概述在科学技术日益发达的今天，人们的代步工具已发生了巨大的改变。

在我国，现如今汽车已经走进了千家万户。

汽车的安全性能就成为了大家非常关注的话题。

所以如何提高汽车在碰撞过程中的耐撞性和尽可能地减少乘客的伤亡将成为我国汽车安全性研究的重要话题。

国外对整车碰撞模拟的研究经过二十多年的发展，积累了大量的经验，也制定了相应的标准和规范。

而我国在整车的碰撞模拟研究才刚刚起步，相应的标准和规范也还没有建立起来，涉及到的一些技术问题也还没解决。

本文就是对简易保险杠进行碰撞模拟分析，从而来探讨了从结构设计方面提高汽车保险杠的耐撞性的有效途径。

2 用ANSYS软件画出保险杠的简易模型模型由两部分组成：一个是保险杠，一个是支架。

这两部分是通过焊接而相连的。

考虑到保险杠外形是曲面，在ANSYS中不易建立模型，所以简易成平面的，便于计算。

3 建立汽车保险杠的有限元模型由于保险杠是由薄壁板制成，所以整个模型选用薄壳单元（Shell63）进行网格划分。

网格划分后的模型如图2所示。

单元划分应尽量避免小单元，因为这样会大大减小时间步长，增加求解时间。

也应避免夹角单元和翘曲的壳，这将降低结果精度。

本保险杠材料采用了40Cr，弹性模量E=210GPa，泊松比为0.3。

4 进行模拟碰撞，施加载荷5 进行计算，并求出结果最大应力SEQV=0.14E+10Pa最小应力SEQV=0Pa最大位移USUM=0.002548m最小位移USUM=0m6 分析结论与设想6.1 通过以上的分析计算，可得如下结论（1）保险杠的尺寸越大，保险杠的变形就越大。

（2）保险杠的重量越轻，则保险杠的变形就越大。

（3）保险杠的支架强度必须要与保险杠匹配，有限元分析表明保险杠体产生一定的塑性变形的同时，保险杠支架也开始形成塑性区，合理地加强支架的强度有利于提高保险杠系统对碰撞能量的吸收。

大家都知道保险杠之所以能保护乘客的安全，就在于保险杠不仅耐撞，还在于在汽车发生撞击时，保险杠发生了变形，保险杠吸收了撞击时的大部分能量。

基于保险杠低速碰撞有限元分析

基于保险杠低速碰撞有限元分析Waly lou（江苏大学机械工程学院,江苏镇江xxxxx)摘要：本文利用solidworks建立保险杠的三维几何模型，利用hypermesh进行有限元前处理建立三维有限元模型，并根据实际工况施加载荷和约束，再利用有限元计算软件LS-DYNA对其进行分析计算，生成K文件，最后用LS-prepost进行观察结果。

关键词：有限元分析；保险杠；hypermesh；LS-DYNA；LS-prepostLow-speed Crash Finite Element Analysis Based BumperWaly lou(The School Of Mechanical Engineering ,JiangsuUniversity,Zhenjiang,Jiangsu,xxxxx)Abstract:This article uses Solidworks to build three-dimensional geometric model of the bumper, uses the finite elment hypermesh preproeessing to build three-dimensional finite element model and applies loads and constrains according actual load case, then reuses finite element method software LS-DYNA model to analyze and calculate it and produce the K document . Finally, it uses LS-prepost software to view the result.Key Words: finite element analysis；bumper；hypermesh；LS-DYNA；LS-prepost前言保险杠系统是是各种类型车的一个重要组成部分，当其中一辆车与其他车辆或障碍物发生低速碰撞（通常小于10km/h)时，保护翼子板、散热器、发动机罩和灯具等部件；当汽车与行人发生碰撞时，最大限度地保护行人。

汽车保险杠碰撞有限元分析

汽车保险杠碰撞有限元分析摘要：本文基于Hypermesh和LS-DYNA软件对保险杠的正面碰撞进行了仿真模拟分析，分析了保险杠的耐撞性，并以计算结果为依据, 对保险杠的结构进行了改进,优化其吸能能力，对深入研究整车正面碰撞的模拟仿真具有重要的参考价值关键词：保险杠碰撞优化Abstract: this paper, analyzed from the positive impact bumpers on the simulation ofthe Hypermesh and LS-DYNA software , this paper analyzes the bumper crashworthiness, and put the structure of bumper improved, optimize the absorption ability, and further study the collision of the vehicle positive simulation for important reference value.Keywords: bumper; collision; optimization随着轿车的大规模生产和使用, 也由于车速的不断提高, 汽车交通事故的发生率已经大大的增加了。

在汽车交通安全事故中, 出现几率最高的是汽车碰撞, 其中正面碰撞最普遍。

据资料显示,汽车发生正面碰撞的概率在40%左右。

因此, 研究正面碰撞特性, 对降低乘员的伤害非常重要[1]。

而汽车结构中的保险杠是正面碰撞时主要的承载和吸能构件,提高保险杠的吸能能力,可以降低整车碰撞中的加速度,对乘员起保护作用[2]。

因此, 对保险杠吸能特性的研究有着重要的意义。

汽车碰撞是指汽车在极短的时间内发生剧烈碰撞,是一个瞬态的复杂物理过程,它包含结构以大位移、大转动和大应变为特征的几何非线性和各种材料发生大应变时所表现的物理非线性(材料非线性)。

汽车塑料保险杠模态分析及其结构优化

10.16638/ki.1671-7988.2019.12.031汽车塑料保险杠模态分析及其结构优化张世湖，吕伟妮，陈俊，熊希平，黎胜钦（柳州裕信方盛汽车饰件有限公司，广西柳州545006）摘要：针对某国产SUV车型的塑料保险杠进行了结构简化，利用hypermesh软件建立塑了料保险杠的有限元分析模型。

通过对该有限元分析模型的模态分析，得到保险杠的各阶模态频率和模态特性，并利用拓扑优化技术对保险杠进行拓扑优化。

根据优化结果对保险杠结构进行改进并进行有限元分析，对比优化前后模态性能。

结果表明，经过拓扑优化后的结构的模态性能有较大提高。

关键词：保险杠；有限元分析；模态频率；拓扑优化中图分类号：U468.4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)12-91-05Modal analysis and structure optimization of automobile plastic bumperZhang Shihu, Lv Weini, Chen Jun, Xiong Xiping, Li Shengqin( Liuzhou Y uxin Fangsheng Automotive Trim Works CO, LTD., Guangxi Liuzhou 545006 )Abstract:After a plastic bumper structure of a domestic SUV model is simplified, the finite element analysis model of the plastic bumper is built by using the hypermesh software. Through the modal analysis of the finite element analysis, modal frequencies of the bumper and modal characteristics are obtained and the topologic optimization method is applied to topology optimization of the bumper. The result of optimization is used to improve the bumper structure and the finite element analysis is conducted to compare the modal properties before and after optimization. Results show that modal performance of structures is greatly improved after the topology optimization.Keywords: finite element analysis; bumper; modal frequency; topology optimizationCLC NO.: U468.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)12-91-051 前言保险杠是汽车上一个比较大的外观件，作为一个独立的总成安装在汽车上，它对汽车的安全防护。

有限元分析方法在保险杠碰撞仿真中的应用

（ｃｏｌｆＴａｓｏａｉｎｕｏｏｉｎｉｅｉ，ｉｕｎｖｒｔ，Ｃｅｇｕ６０３ｈｎ）ＳｈｏｎｒｔｎａｄＡｔｍｔｅＥｇｎｒｇＸｈａＵｉｓｙｈｎｄ１０９Ｃｉｏｒｐｔｏｖｅｎｅｉａ
ＡｂｔａｔＡｆｎａｒｓｄ／ｂｔｅｎｔｅｂｍｐｒｏａｎｉｉａｌａｓａｌｈｄｂｓｎｏｔａｅＨｙｅｓｒｃ：ｒｔｌａｈｍｏｅｅｗｅｕｅｆｃｒｄａｒｄｗｌｗｓｅｔｂｉｅｙｕｉｇｓｆｗｒｐｍｍｓ．ＡＮｏｃｈａａｇｓｈ —
Ｓ／ＳＤＹＮＡｗｓｓｌｃｅｓｔｅｔｏｏｓｌｅｔｅｃａｈｓｍｕａｉｎｍｏｅ．ＴｅｄｎｍｉｅｐｎｅｏｈｕｎｔｅｐｏｅｓｏｏｌＹＳＬ — ａｅｅｔｄａｈｏｌｏｖｈｒｓｉｌｔｄ１ｈｙａｃｒｓｏｓｆｅｂｍｐｉｈｒｃｓｆｌ — ｔｏｔｃｉ
第２９卷第６期
Ｖｏ．９，．１２Ｎｏ６
西华大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｈａＵｎｖｒｉ・ＮａｕａｃｅｃｏｒａｕｉｅｓｔｏＸｉｙｔｒｌＳｉｎｅ
２１００年１１月
ＮＯ．００Ｖ２１
ｓｍｕａｉｎｉａｌ，ｄｆｒｔｎａｄｅｅｇｂｏｐｉｎｃｕｄｂｒｃｓｅｙｓｍｕａｉｎｗｅｒｓａｐｎｄｉｌｔ．Ｆｎｌｏｙｅｏｍａｉｎｎｒｙａｓｒｔｏｌｅｆｅａｔｄｂｉｌｔｈｎｃａｈｈｐｅｅ．Ａｃｏｄｎｈｉ — ｏｏｏｏｃｒｉｇｔｔｅｓｍｕｏ

EQ140汽车保险杠碰撞过程的有限元分析

EQ140汽车保险杠碰撞过程的有限元分析作者：湖北汽车工业学院吴胜军摘要：以EQ140货车为例，应用动力有限元软件ANSYS／LS-DYNA对汽车保险杠的碰撞过程进行数值模拟。

得到结构的瞬态动力响应以及变形、速度、碰撞力等参数的时程曲线。

清晰地展示了保险杠的变形的全过程，为改进保险杠的设计提供了参考。

关键词：保险杠；碰撞；有限元在科学技术日益发达的今天。

汽车无疑已经成为人们生活中不可缺少的交通工具。

如何提高汽车在碰撞过程中的安全性能。

最大限度地避免或减轻乘员在汽车碰撞中的伤亡将成为我国汽车被动安全性研究的重要课题。

国外对整车碰撞模拟的研究经过二十多年的发展，积累了大量的经验，也制定了相应的标准和规范。

而国内整车的碰撞模拟研究才刚刚起步。

相应的标准和规范还没建立起来。

涉及到的一些技术问题还没解决。

同时就目前的硬件条件、技术力量。

并不足以完成整车的碰撞模拟。

本文对EQI40货车保险杠碰撞过程中的变形进行了模拟，得到了其碰撞过程中的位移、速度、碰撞力等参数的时程曲线。

通过这样的模拟。

也为进行整车的碰撞模拟提供了一定的参考。

1 计算模型的建立分析时。

模型所采用的数据是参考EQ140货车保险杠的原始尺寸。

并对某些地方进行结构简化以便于进行有限元分析。

由于主要研究的是保险杆在碰撞过程中的变形。

所以考虑建立模型时。

保险杠后面的部分都未建立，而是以质量单元代替，这样既可以极大的减少计算时间，同时又能得到所需的数据。

1．1 实体模型的建立模型由两部分组成，一个是保险杠，一个是刚性墙，考虑到保险杠外形是曲面，在ANSYS 中不易建立模型，所以选择在Pro／E软件中建立模型，再通过ANSYS软件的接口导入。

1．2 单元和材料由于保险杠由薄壁板制成，刚性墙也是平板，所以整个模型选用薄壳单元(SHELL163)进行网格划分，刚性墙也采用该单元。

都选择软件默认的算法。

以便提高分析计算的效率。

材料采用Bilinear Kinematic模型．其基本公式如下：式中：σo一初始屈服应力；ε-应变率；C，P-Cowper symonds应变率参数；β-硬化参数；Ep- 塑性硬化模量；-有效塑性应变。

复合材料汽车保险杠的静态和动态有限元分析

复合材料汽车保险杠的静态和动态有限元分析燕瑛，成传贤，黄聪，刘兵山，韩凤宇，王立朋（北京航空航天大学）王国平（哈飞航空工业集团公司）STATIC AND DYNAMIC FINITE ELEMENT ANALYSIS OF COMPOSITE AUTOMOBILE BUMPERYAN Ying，CHENG Chuan-xian，HUANG Cong，LIU Bing-shan，HAN Feng-yu，WANG Li-peng，Wang Guo-ping*（Institute of Aircraft Design and Research Beijing Univ. of Aero. And Astro., Beijing 100083）*（Hafei Aviation Industry Co. Ltd.，Harbin，150066）摘要：本文应用大型有限元分析程序MSC.Nastran和MSC.Dytran对复合材料汽车保险杠在静载荷和动载荷的作用下的承载能力进行了初步分析，该分析方法和结果对于复合材料汽车保险杠的强度特性以及其损伤破坏分析都是一种有益的探索与研究，为今后复合材料汽车保险杠的理论分析、试验研究及工程应用奠定了基础。

Abstract: The load capability of a composite automobile bumper is analyzed by using MSC.Nastran and MSC.Dytran. The analytical method and analysis results in this paper provide useful references for strength prediction of composite automobile bumper, and will benefit the further research of the composite automobile bumper.关键词：复合材料；汽车保险杠；有限元分析；静态和动态Key word：Composite；Automobile bumper；Finite element analysis；Static and dynamic 一、前言复合材料重量轻, 比强度和比刚度大, 合理代用钢材后可以减重70%, 使用中可以节油60%；先进的复合材料汽车构件制造技术便于整体一次成型, 能大批量生产, 无须进行后处理机械加工, 车身部件尺寸精确, 表面光洁, 质量稳定；没有生锈问题, 便于维护。

汽车保险杠铝成型组件有限元分析及工艺优化

任务书(理工类)开题报告汽车保险杠铝成型组件有限元分析及工艺优化摘要近年来，随着环境污染、能源枯竭等问题的日趋严重以及国家政策的支持和鼓励，汽车轻量化已越来越被人们所重视，且已逐渐成为当前和未来汽车技术发展的主要方向。

基于此，在汽车车身及其零配的件的材料选择上，人们越来越关注材料本身的重量。

其中，铝合金板材作为一种低密度、高强度、可塑性强的金属材料，受到了越来越多汽车厂商的青睐。

然而，在板料成形技术中，起皱、断裂、变形不足和回弹等质量问题也越来越突出，这不仅造成了大量的材料浪费，还严重制约了铝合金板材在汽车制造中的使用。

因此，探索出一种适合铝合金板材冲压成型的优秀工艺，成了当前众多汽车厂商研究的重点。

本文将利用有限元分析软件ANSYS Workbench对汽车保险杠中铝成型组件的冲压成型进行分析研究，找出导致其出现质量问题的主要因素，并结合分析结果尝试对现有的冲压工艺进行合理优化，达到提高成品率的目的。

关键字有限元分析铝成型工艺优化Finite Element Analysis and Process Optimization of Aluminum Brackets for Automobile BumperAbstractIn recent years, with the environmental pollution, energy depletion and other issues become increasingly serious and national policy support and encouragement, automotive lightweight has been more and more attention, and has gradually become the current and future development of the main direction of automotive technology The Among them, the aluminum alloy sheet as a low-density, high strength, plasticity of the metal material, by more and more car manufacturers of all ages. However, in the sheet metal forming technology, wrinkling, rupture, deformation and rebound and other quality problems are more and more prominent, which not only caused a lot of material waste, but also seriously restricted the use of aluminum alloy sheet in the automotive industry The Therefore, to explore a suitable for aluminum alloy sheet stamping of the excellent process, has become the focus of many car manufacturers.In this paper, the finite element analysis software ANSYS Workbench is used to analyze the stamping of aluminum forming components in automobile bumper, and the main factors leading to its quality problems are found out. Combining with the analysis results, the existing stamping process is optimized reasonably, To achieve the purpose of improving the yield.Key words Finite element analysis aluminum forming process optimization目录第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 汽车保险杠铝成型组件工艺优化的科学意义 (1)1.3 汽车保险杠铝成型组件质量问题的国内外研究状况 (2)1.3.1 国外研究情况 (2)1.3.2 国内研究情况 (2)1.4汽车保险杠铝成型组件的发展趋势 (2)1.5汽车保险杠铝成型组件缺陷分析 (3)1.5.1起皱 (3)1.5.2破裂 (4)1.5.3回弹 (5)1.6本文研究的主要内容 (5)1.7本章小结 (6)第2章板材冲压有限元分析理论 (7)2.1 ANSYS Workbench软件介绍 (7)2.2 材料的特性 (7)2.3 材料的屈服准则 (8)2.3.1 Tresca 屈服准则 (9)2.3.2 Von Mises 屈服准则 (9)2.4材料的硬化准则 (9)2.4.1各向同性硬化准则 (10)2.4.2随动硬化准则 (10)2.5 冲压过程应力加载和卸载法则 (11)2.6 冲压过程接触算法 (12)2.6.1 拉格朗日算法 (12)2.6.2 罚函数接触算法 (12)2.6.3 非线性罚函数接触算法 (12)第3章保险杠组件冲压成型工艺 (15)3.1 保险杠组件冲压成型的的工艺特点 (15)3.2 保险杠组件冲压工艺的详细说明 (16)3.3 本章小结 (21)第4章有限元分析过程及结果 (21)4.1概述 (21)4.2 分析流程及结果 (22)4.2.1分析流程 (22)4.2.2 分析结果 (26)4.3 本章小结 (27)第5章工艺优化内容及结果 (27)5.1 工艺优化的注意事项 (27)5.2 工艺优化的内容 (28)5.3 优化效果 (31)5.4 本章小结 (31)致谢 (31)参考文献 (32)第1章绪论1.1 引言近年来，由于人们人们生活水平的不断提高，对衣食住行的要求也越累越重视。

有限元分析方法在保险杠碰撞仿真中的应用

第29卷第6期Vo l 29,No 6西华大学学报(自然科学版)Journa l o fX ihua Uni v ersity N atural Science2010年11月Nov.2010文章编号:1673 159X (2010)06 0043 03收稿日期:2010 09 12基金项目:四川省科技厅重点项目(06203076);西华大学重点研究项目(R0720305)。

作者简介:刘洋(1985 ),男,硕士研究生,主要研究方向为汽车被动安全技术。

通讯作者:杨伟(1965 ),男,教授,博士,主要研究方向为汽车被动安全技术。

E m ai:l yw@m ai.l 有限元分析方法在保险杠碰撞仿真中的应用刘洋,杨伟,刘洲,赵文杰(西华大学交通与汽车工程学院,四川成都610039)摘要:根据汽车与正面刚性墙的碰撞特性,应用有限元方法和碰撞模拟技术,采用H yper m esh 软件建立汽车保险杠与刚性墙的正面碰撞仿真模型,并用ANSYS /LS DYNA 求解器求解该模型,研究其在碰撞过程中的动态响应,分析保险杠的耐撞性;同时对保险杠的厚度进行优化分析,通过对保险杠碰撞时的变形、吸能状况和仿真计算结果来预测保险杠的耐撞性。

关键词:保险杠;碰撞;有限元;仿真中图分类号:U 461 91文献标识码:AApplication of Fi nite E le m entM ethod i n Bu mper C rash Si m ulationLIU Y ang ,YANG W e,i L IU Zhou ,Z HAO W en jie(School of T ransp ortation and A uto m oti ve Engineer i ng,X i hua Uni versity,Chengdu 610039China)Abstrac t :A fronta l crash m ode l bet w een the bu m per o f a car and a ri g id w allw as established by usi ng so ft wa re H yper m esh.AN S Y S /LS DYNA w as se l ected as the too l t o solve the crash si m u lati on m ode.l The dynam ic response of the bu mp i n the process of co lli si on w as stud i ed ,and t he crash w orthi ness of the bump w as analyzed ;the thickness opti m izati on and analysis w ere conducted through si m u l a ti on .F ina lly ,defor m ation and ene rgy abso rpti on could be forecasted by si m ulation when crash happened .A ccordi ng to the si m u lati on results the crash w orthi ness of the bump was forecasted .T his m ethod prov i des t he basi s for t he desi gn of vehicle bu m pers .K ey word s :bumper ;crash ;fi nite e le m en t ;s i m u l a tion近年来,随着我国经济的迅速发展,汽车的保有量越来越多,汽车速度也越来越快,导致交通事故频发。

汽车保险杠铝成型组件有限元分析及工艺优化

1.3
汽车保险杠铝成型组件属于板材冲压成型件，而对于此类由板料冲压成形的零件容易出现的常见缺陷问题，自上世纪50年代以来，国内外大量学者针对这些问题进行了深入的理论分析、模拟和实验研究。
1.3.1
从上世纪50年代起，R.Hill、F.J.Gardiner、F.Proska等人通过多年探索研究，在板料成形及回弹分析方面取得了初步进展，为后续的研究奠定了理论基础。随后，F.Fenoglietto等人尝试通过对弹性模量的研究，找出其对板料回弹的影响。A.M.Prior建议将板料成形模拟的静态隐式算法和动态显示算法结合起，以此来求解回弹问题是一种十分的方法。
图1-1保险杠组件起皱缺陷
解决此类零件起皱问题时，一般在保证产品使用功能不丧失的前提下通过调整零件的形状、采用合理的冲压工艺、改善冲压条件和材料性能及优化模具设计制造等，最终达到改善和消除起皱缺陷的目的。
1.5.2
破裂也是汽车保险杠铝成型组件冲压成型过程中常见的缺陷之一，它是材料在成型的过程中拉伸过度导致失稳的一种主要表现形式。板料变形过程中在其内部会存在拉应力相对集中区域，随着变形的不断加大，当某处材料所受到的拉应力过大，接近或超过材料本身的最大抗拉强度时，材料就将出现拉裂或拉断现象，也就产生了破裂的缺陷。保险杆铝成型组件拉延过程主要在以下两种区域容易出现破裂：一种是出现在材料的传力区，主要原因是由于材料强度不够，这种破裂缺一般延伸至零件边缘，如图1-2所示。另一种破裂容易出现在零件大的塑性变形区，主要是材料的塑性无法满足拉延变形要求而引起的，如图1-3所示。无论是上述哪种破裂形式，此种缺陷在实际生产中会直接影响着产品的成形质量，导致产品报废，因此在实际生产中绝不允许出现此种缺陷。
汽车保险杠铝成型组件有限元分析及工艺优化
摘要

汽车保险杠结构参数化模型的建立与机械参数优化设计

力下降，同时构件又受到较大的扭转作用，此时接触力主要表现为扭转强度，更容易导致大的扭转变形。 2.2 保险杠灵敏度
采用灵敏度分析可以确定寻求最优化的求解方向，建立优化方程和构造迭加计算方程，通过改变不同零件的尺寸大小，求解各个零件关于尺寸厚度的倒数方程。实验结果证明，保险杠随着板料厚度的增加，本体质量对整体结构的影响程度比刚度对整体结构的影响要大。一般情况下，当保险杠本体质量占据整体总质量的60%以上时，企业就采用减少板料厚度的方法来降低保险杠总体质量，提高保险杠频率。综合考虑板料的规范化、标准化生产及其能承受的载荷，将板料厚度降低了1.5 mm。 2.3 保险杠的机械结构优化
通过对保险杠力学性能参数和灵敏度性能的分析，我们提出了以下措施对保险杠进行结构优化：第一，根据需求改变保险杠的材料，可以考虑用质量轻密度小而屈服强度较大的材料；第二，调整零部件的几何位置和尺寸大小，增加加强筋，调整封闭结构，使原先不封闭的结构改成封闭结构；第三，调整保险杠材料的厚度，调整安装孔位，提高弹性模量等力学性能；第四，保险杠后部尽量与汽车构件不发生接触，在低速碰撞时可保护散热器、翼子板及发动机罩等重要部件。
153 2018.06
பைடு நூலகம்
1 保险杠结构的CAE数字化建模
运用有限元分析方法模拟仿真技术研究保险杠结构的力学性能，首先要运用CAE软件建立保险杠结构力学性能仿真模型，涉及到建立基本单元体的几何模型和寻找类型合适、尺寸匹配的其他单元体对结构进行离散处理，建立保险杠动力学模型[1]。
在众多有限元分析软件中，运用HyperWorks软件对保险杠结构进行CAE数字化建模的技术在国外已经得到广泛使用。该软件可以根据用户需要，进行尺寸优化、形状优化和形貌优化。我们从实际企业中选取标准保险杠实体，先用UG软件进行三维建模，然后结合UG软件可转化的功能，把IGES格式导入HyperWorks软件进行有限元分析处理，对该保险杠进行参数化建模，并进行尺寸优化、形状优化和形貌优化。

某商用车前保险杠开裂问题分析及优化

某商用车前保险杠开裂问题分析及优化李金龙;胡鹏;马媛媛;肖攀;周建文【摘要】针对某商用车前保险杠在耐久性能道路试验过程中出现的开裂问题,基于前保险杠总成及车身的CATIA数据,使用有限元分析软件建立了前保险杠有限元分析模型.通过有限元分析的方法找出前保险杠开裂原因,并结合性能、成本、可行性提出优化方案,成功解决了前保险杠开裂问题.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2017(000)019【总页数】3页(P19-21)【关键词】前保险杠;开裂;有限元分析【作者】李金龙;胡鹏;马媛媛;肖攀;周建文【作者单位】中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆 401100;中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆 401100;中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆 401100;中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆 401100;中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆 401100【正文语种】中文【中图分类】U467.1CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)19-19-03 汽车在使用过程中承受着来自道路的各种载荷作用。

所以在汽车上市之前要对试验车进行强化路面的疲劳路试验证。

汽车车身及各个部件要有足够的刚度保证其装配性能及使用要求，并且要有足够的强度保证其结构性能及寿命。

疲劳耐久路试就是为了验证汽车车身及零部件是否满足设计要求。

路试中往往会发生一些车身结构的开裂等问题。

针对汽车车身及部件在路试中出现的开裂问题，通常利用有限元方法分析出损坏的原因[1]，找到危险区域并提出优化设计方案。

本文以某商用车在道路试验中出现的前保险杠开裂问题为例，采用有限元分析的方式分析开裂原因并提出优化方案，成功解决了该车前保险杠开裂问题。

某商用车开发人员在强化耐久道路进行道路试验过程中，在综合道路试验进行了4000km左右时，多台试验样车前保险杠出现了开裂失效问题。