基于平均压溃力的轿车前端结构优化方法
基于薄壁梁压溃和弯曲理论的前纵梁轻量化设计
基于薄壁梁压溃和弯曲理论的前纵梁轻量化设计陈光;陈超;路深;陈勇;李杨【摘要】在保证某国产B级轿车抗撞性的基础上进行了其前纵梁的轻量化设计.首先根据变形特征将前纵梁划分为5个子结构,并通过有限元分析获得各子结构的压溃力或弯矩.以十二直角薄壁梁压溃理论为基础,根据压溃部分的压溃力进行子结构设计;进而根据弯曲变形中应力分布特点,将十二直角薄壁梁截面组合为一个或数个标准矩形截面,代入矩形薄壁梁最大弯矩理论表达式,获得十二直角薄壁梁的最大弯矩,并根据该车子结构的最大弯矩进行弯曲部分的结构设计.最终结果在保证整车正面碰撞波形的同时,减轻纵梁质量约15％.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2016(038)010【总页数】5页(P1269-1273)【关键词】薄壁梁;抗撞性;轻量化设计;压溃;弯曲【作者】陈光;陈超;路深;陈勇;李杨【作者单位】河北工业大学机械工程学院,天津300131;中国汽车技术研究中心国家轿车质量监督检验中心,天津300300;河北工业大学机械工程学院,天津300131;河北工业大学机械工程学院,天津300131;河北工业大学机械工程学院,天津300131【正文语种】中文汽车车身碰撞安全构件的刚度、力的传递、结构变形方式的诱导及与其它结构的相互作用等共同决定了整车的碰撞性能，其结构的截面设计和材料选择从本质上影响了整车在碰撞中表现出的能量耗散特点。
在整车正面全宽碰撞(FRB)中，前纵梁通过压溃和弯曲两种基本变形方式耗散和传递50%～60%的碰撞能量，是乘用车车身结构中重要的纵向受力薄壁梁构件[1]。
前纵梁的设计需考虑到整车级别碰撞安全性能的要求、各部分结构之间的能量分配和刚度分布等问题[2-3]。
在整车结构设计完成后，前纵梁的抗撞性设计效果才能在整车正面碰撞中进行综合评估。
20世纪90年代，学者们提出了性能驱动设计思想，也就是在设计初期开始通过简单的力学、运动学和有限元分析对所设计的结构性能进行控制，并在结构设计的整个过程中始终采用CAE技术对性能进行控制和优化，尽可能避免在结构试制之后出现不易修改的性能缺陷，降低开发成本、提高设计成功的可能性[4-5]。
优化软件OPTIMUS案例—车辆前部结构优化设计(PAMCRASH、MADYMO)
OPTIMUS 应用案例车辆前部结构优化设计1. 问题阐述应用概述 在汽车碰撞性能设计中，碰撞导致假 人身上产生的载荷必须要尽可能小使 得结构能符合政府规定的安全标准。
在本案例演示了如何使用 OPTIMUS 通过改变车辆前部结构（图 1）的刚 度特性使得在 90 度侧碰过程中假人身 上产生的总载荷最小。
OPTIMUS 集 成了碰撞分析的仿真工作流、驱动碰 撞分析软件、探索设计空间并优化刚 度特性。
设计问题 传统上，碰撞分析一般采用开环的方 式。
对于给定的设计，使用碰撞分析 软件计算产生的应力、安全域以及作 用力。
这种方法不能给出满足各项性 能指标要求的设计参数。
所以有必要 使用自动寻优技术来寻找满足各项指 标的优化设计。
使用的软件工具 • PAMCRASH • MADYMO 仿真过程和 OPTIMUS 工作流 OPTIMUS 图形用户界面集成了仿真 程序，它们的工作流程以及输入输出 文件。
OPTIMUS 很方便地参数化了 仿真的输入文件，并从输出文件中解 析出需要的输出参数。
2. 设计参数和方法模型 被碰车辆前部结构和侧部结构的有限 元模型（图 2）表示了碰撞车辆的冲 击部位。
碰撞安全系数的评估是基于 MADYMO 提供的 EuroSID-1 假人模 型，假人被安置于驾驶员座位上。
选择设计参数 设计参数是简化后的汽车前部结构的 有限元梁单元刚度特性。
在图 1 中， 定义了 5 个刚度特性的区域。
这些区 域是由等刚度的梁组成的。
这些区域 的刚度数据是由力—位移曲线近似得 到，其中力是两个给定值。
优化目标 是使侧碰后假人上产生的载荷最小 化。
另外，以政府规定的安全标准作 为必须满足的约束条件。
方法应用 试验设计（DOE） 试验设计（DOE）方法被用于探索设 计空间。
在本案例中应用了 70 个样本 点的拉丁超立方试验设计方法。
在此 基础上，建立了基于泰勒多项式二次 响应面，来拟合试验设计中产生的样 本点。
广汽研究院-基于CFD的轿车发动机舱前端流场优化_戴澍凯
*
收稿日期：2012 － 08 － 13 作者简介：戴澍凯（ 1984 － ） ， 男， 广东汕尾人， 硕士， 工程师， 主要从事汽车空气动力学和热管理分析优化方面的工作。
· 7·
研究与分析 5 W 和 5 H， 具体为车头前部为 1． 5 L， 车尾后部 3． 5 L， 如图 1 所示。计算体网格采用 STAR － CCM + 软件的 Trimmer 网格， 其具有网格数少， 求解效率高的优点。 在车身表面拉伸出边界层网格， 以求解近壁面流动。 对发动机舱及流动变化剧烈的区域进行局部加密 ， 最 664 ， 260 个， 终生成的体网格数为 16 ， 如图 2 所示。
·机械研究与应用· 2012 年第 5 期 （ 总第 121 期）
研究与分析
基于 CFD 的轿车发动机舱前端流场优化
戴澍凯， 周贤杰
（ 广州汽车集团股份有限公司 汽车工程研究院 ， 广东 广州 510000 ）
*
摘
要： 为解决流场中的问题， 采用 CFD 方法， 对某汽车发动机舱内的前端局部流场进行分析 ， 包括： 机舱前端设计不 合理， 存在漏风、 热气回流等。基于 CFD 的分析结果， 有针对性地提出了多个优化方案 ， 对前端模块， 风扇进 行重新设计， 并增设导流板， 解决了上述问题， 提高了冷却模块的流量 。
格栅后期部分封闭需要， 设计一款导流板， 其结构如 图 6 所示。导流板结构为 L 型， 平行于冷却模块的横 向板安装在前端模块， 垂直于冷却模块的纵向板用于 导流。横向板尽量与前端模块贴合， 纵向板尽量与格 栅贴合。除增设导流板外， 改进前端模块设计， 减少 ， 前端模块与冷却模块间隙 在满足工程要求的情况 下， 合理组织通过前端的气流， 避免漏风。 同时， 为解决前文提出的高速工况下发动机舱上 侧气流紊乱的问题， 调节风扇位置， 平行 Y 轴将风扇 位置适当向 Y 轴正方向移动， 如图 7 所示。
轿车前舱结构性能综合优化
轿车前舱结构性能综合优化
高云凯;孙芳;程金山;余海燕
【期刊名称】《中国机械工程》
【年(卷),期】2010(021)004
【摘要】为了改进汽车碰撞安全等性能,对国内某轿车新产品前舱进行了优化分析.根据原有几何模型,建立了有限元分析模型并进行了静力、模态和100%RB碰撞分析;参考该车总布置和接头位置,建立了前舱结构的局部体单元模型并进行多工况拓扑优化;对原设计进行了静力、模态和等效静态100%RB碰撞综合工况结构尺寸优化;根据优化结果修改模型,并进行了校核计算.结果表明:经过优化,车身100%RB碰撞性能得到改善且前舱一阶弯曲模态、弯曲刚度、扭转刚度均提高近10%.
【总页数】6页(P394-399)
【作者】高云凯;孙芳;程金山;余海燕
【作者单位】同济大学,上海,201804;同济大学,上海,201804;同济大学,上
海,201804;同济大学,上海,201804
【正文语种】中文
【中图分类】U463.82
【相关文献】
1.轿车火花塞的结构性能与选用维护 [J], 陈建宏
2.2018C-NCAP行人保护头部碰撞前舱结构性能的研究 [J], 杨飘;李燕龙;刘颖文;陈文;李涛
3.某轿车车门轻量化与疲劳寿命多目标综合优化 [J], 龙岩; 蒋凌山; 刘雪强; 熊海林; 陈志勇; 钟慧卿
4.混合动力电动轿车前舱热管理 [J], 陈德玲;殷承良;张建武
5.前舱干扰下锥弧药型罩射流成型及侵彻性能研究 [J], 张利;姚黄伟
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基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计
２０２０年（第４２卷）第６期汽 车 工 程ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０２０（Ｖｏｌ．４２）Ｎｏ．６ｄｏｉ：１０．１９５６２／ｊ．ｃｈｉｎａｓａｅ．ｑｃｇｃ．２０２０．０６．０１９基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计中国博士后面上基金项目（２０１８Ｍ６４０５２４）和中国博士后基金特别项目（２０１９Ｔ１２０４６０）资助。
原稿收到日期为２０１９年６月４日，修改稿收到日期为２０１９年８月９日。
通信作者：谷先广，副教授，硕士生导师，Ｅ ｍａｉｌ：ｇｘｇｈｆｕｔ＠１６３．ｃｏｍ。
贺良国１，赵 杰１，谷先广２（１ 合肥工业大学机械工程学院，合肥 ２３０００９； ２ 合肥工业大学智能制造技术研究院，合肥 ２３０００９）［摘要］ 为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求，采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。
基于试验验证的整车正面碰撞模型，建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。
为提高铝制前端耐撞性能，设计了不同胞数的多胞构型截面，并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。
运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。
结果表明，优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时，显著减轻前端质量。
关键词：车身轻量化；耐撞性；多胞结构；多目标优化ＬｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｎｄＣｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓＤｅｓｉｇｎｏｆＶｅｈｉｃｌｅＢｏｄｙＦｒｏｎｔ ｅｎｄＢａｓｅｄｏｎＭｕｌｔｉ ｃｅｌｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅＨｅＬｉａｎｇｇｕｏ１，ＺｈａｏＪｉｅ１＆ＧｕＸｉａｎｇｕａｎｇ２１ ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９；２ ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｎｄｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙ，ｉｔｓｆｒｏｎｔ ｅｎｄｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｉｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｆｒｏｎｔａｌｃｒａｓｈｍｏｄｅｌｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｅｓｔ，ａｎａｌｕｍｉｎｕｍｆｒｏｎｔ ｅｎｄｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｗｉｔｈｉｔｓｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｓｔｅｅｌｃｏｕｎｔｅｒｐａｒｔ．Ｆｏｒｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｆｒｏｎｔ ｅｎｄ，ｖａｒｉｏｕｓｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔｃｅｌｌｎｕｍｂｅｒｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｒｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ ｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇａｎｄａｘｉａｌｃｒｕｓｈｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｍｕｌｔｉ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｆｒｏｎｔｅｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｕｍｉｎｕｍｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｖｅｈｉｃｌｅｃｒａｓｈｗｏｒ ｔｈｉｎｅｓｓｗｈｉｌｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｍａｓｓｏｆｆｒｏｎｔ ｅｎｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｄｙｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔｉｎｇ；ｃｒａｓｈｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓ；ｍｕｌｔｉ ｃｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍｕｌｔｉ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ前言随着新能源汽车的推广，如何在实现车身轻量化的同时提高汽车的耐撞性能成为研究人员亟需解决的问题［１－３］。
轿车前端结构优化方法
轿车前端结构优化方法刘维海1，程秀生1，朱学武2，马志良2，唐洪斌（1吉林大学汽车工程学院，吉林长春130022；2 第一汽车集团技术中心，吉林长春200011）摘要：为了使轿车具有优良的正面抗撞性能，在设计开发阶段需要应用仿真计算的方法对轿车前端结构进行优化。
本文综合考虑正面16公里40% 偏置刚性碰撞（AZT)、正面50km/h刚性墙碰撞（FRB）和正面56km/h 40%可变形壁偏置碰撞（ODB）三种工况，首先对轿车前端结构进行优化计算，然后将优化结构进行整车碰撞仿真验证，结果表明前端优化结构在整车条件下的碰撞仿真中表现理想。
最后，总结出一套轿车前端结构优化流程，该流程对轿车设计开发具有重要的指导意义。
关键词：碰撞；保险杠横梁；吸能盒；前纵梁Optimizing Method of a Passenger Car’s Front StructureLiu Weihai1；Cheng Xiusheng1；Zhu Xuewu2；Ma Zhiliang2；Tang Hongbin2(1. College of Automotive Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China；2.FAW Groups Research andDevelopment Center, Changchun 130022, China)Abstract：In the phase of passenger car design, it’s important to optimize front structure with FE simulation for getting excellent crashworthiness. In this study, optimizing the front structure in subsystem level firstly, then further optimizing the in full vehicle level under the 16 km/h AZT, 50 km/h FRB and 56 km/h 40% ODB impact modes, Simulation results shows that the front structure has an excellent crashworthiness in full vehicle impact simulation.At last, an optimization method of front structure is summarized which can guide the car design in future.Key words：Impact Bumper beam Crash box Front rail0前言随着我国汽车安全强制性法规的逐步完善以及消费者对汽车安全性认识的提高，各大汽车企业与研究机构投入大量人力、物力提高汽车安全性能。
汽车前端框架力学性能评估及结构优化
汽车前端框架力学性能评估及结构优化
林煌旭;张存锋;张迎春;段瑞;张学昌
【期刊名称】《内燃机与配件》
【年(卷),期】2024()9
【摘要】为满足汽车部件轻量化与安全性需求,以某款前端框架为研究对象,综合采取新材料替换与结构优化途径对其进行优化设计。
提出一种长玻纤增强聚丙烯材质的全塑前端框架,利用有限元分析技术(CAE)评估前端框架模型刚度、强度和模态力学性能,基于企业判定标准找出整体结构的刚度薄弱处,从锁扣区加强筋形状及壁厚尺寸优化维度提升前端框架整体刚度指标。
结果表明,锁扣区X向、Z向刚度分别提高20.4%、42.1%,优化修整后的模型可通过注塑工艺制造出实体产品。
本文提供的CAE性能评估及优化方法可有效提升产品开发效率。
【总页数】4页(P37-40)
【作者】林煌旭;张存锋;张迎春;段瑞;张学昌
【作者单位】浙大宁波理工学院机电与能源工程学院;宁波华众塑料制品有限公司【正文语种】中文
【中图分类】U463.83
【相关文献】
1.汽车前端框架力学性能分析及优化设计
2.基于汽车前端框架用玻纤增强PP复合材料力学性能研究
3.汽车前端框架性能及成型分析研究
4.基于轻量化、绿色化和
模块化汽车前端框架开发探析5.长玻纤增强聚丙烯汽车前端框架注塑成型方案优化分析
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《汽车技术》杂志2011年总目次
基于 刚度及模态分析的某微 型车车身轻量化设计 …………………………………………………………… 廖鸿胡 等 富氧进气 改善高原汽车发动机动 力性和经济性研究 ………………………………………………………… 张永虎 侧安全气 囊在侧面约束系统 中的集成 ………………………………………………………………………… 曾宪菁 变踏板 比制动踏板 的优 点 ……………………………………． ……………………… ………………………． ．周成斌
６ ３） 文 等 （— ４ ６３ ） 平 等 （— ８ （－ ７ １） （＿ ７ ４）
牵 引车一 半挂车列车转向稳定性分析 ……… ……………… ………………………………………………… 关志伟 等 （— １ ６４ ） 基于多维高斯隐马尔科夫模 型的驾驶 员转向行 为辨识 方法 …… ……… …… ……… …… ……… …… … 张泽星 等 喷油器安装角度对缸 内直喷汽油机 混合气 的影 响 … ……… ………… …… ………… ……… ………… … 彭 禹 等 增程式纯 电驱动汽车动力 系统研究 ……… ……… ………… …………… ………… ……………… ……… 宋
虚拟迭代技术在油箱托挂件上的应 用研 究 … ………… …… ………… ……… ………… ……………… … 霍福祥 等 （ — ０ ６３ ）
轿车 白车身试验模态与计 算模 态相 关性 分析 … ……… ……… ……… ……… ………… …………… …… 李
多轮越野车辆差速器锁止 自动控 制系统模糊控制研究 …… …… …… ……… ………… ……… ……… … 徐
基于压溃理论的小偏置碰撞结构优化
基于压溃理论的小偏置碰撞结构优化作者：郭树文路深卜晓兵李璐江来源：《时代汽车》2019年第20期摘要：论文完成了某B级轿车25%重叠碰撞工况的优化设计。
首先本文通过对结果统计分析筛选出关键优化结构;然后基于能量管理的方法，设定关键结构的吸能目标。
由于结构能量目标无法直接用于结构设计，应将能量目标转化为压溃力目标。
接着基于压溃力目标利用压溃理论进行结构设计。
最终经过验证，设计方案满足目标要求。
关键词：25%重叠碰撞;关键结构;能量管理;压溃理论1 前言据美国高速公路安全保险协会（Insurance Institute for Highway Safety，IIHS）调查统计，在交通事故中，正面碰撞仅占4%，而40%重叠率以下的碰撞事故占事故总量的仅50%，其中25%以下重叠率事故占近24%。
所以IIHS提出了25%小偏置重叠率碰撞。
[1]针对小偏置工况的设计思路当前主要分为两种，一种是避让式，如沃尔沃S60和S90的设计方案，碰撞发生时，侧向导向结构使车辆与壁障擦过;另一种为纵梁外扩式，延长防撞横梁或者纵梁前端外扩以增加与壁障的重叠率，最终靠乘员舱本身抵抗变形。
[2-3]本文结合某车型在该工况下的变形特点，分析关键承力结构，并基于能量管理的方法和压溃理论[4]，设定各个关键梁系优化方案，已达到评价优秀目标。
2 IIHS正面25%重叠试验要点根据IIHS中25%重叠碰撞试验规程，车辆撞击速度为64km/h，壁障为刚性壁障，高1524mm，车辆与壁障重叠率为车身宽度的25%，在车辆前排驾驶员位置放置1个50th Hybrid Ⅲ男性假人，用来测量驾驶员的损伤。
如图1所示。
IIHS采用侵入量测量值评定车辆结构等级，测量点如图2所示。
测量点分为乘员舱上部和乘员舱下部，乘员舱上部包括转向管柱、A 柱上铰链、上仪表板和左下方仪表板;乘员舱下部包括A柱下铰链、左侧搁脚板、左侧足板、制动踏板、驻车制动踏板和门槛。
基于行人保护的轿车前部结构优化研究
基于行人保护的轿车前部结构优化研究摘要：行人-车相撞的过程中，车辆前端吸能部件需要吸收更多的碰撞动能，降低行人碰撞造成的伤害。
在原车前部蒙皮和前横梁之间增加薄壁吸能结构，然后以人车碰撞过程中小腿加速度来验证优化结果。
结果表明，优化后的结构降低小腿加速度，可降低行人腿部伤害。
关键词：行人保护薄壁吸能结构优化1引言1.1研究的背景和意义据2018年3月世界卫生组织的道路交通伤害实况报道，每年全世界超过125万人的人生因道路交通事故而终止。
全世界道路交通死亡者中约有一半是“弱势道路使用者”，即行人、骑车者和摩托车手。
还有2000万至5000万人受到非致命伤害，其中许多因此而残疾。
新通过的《2030年可持续发展议程》确定了到2020年将全球道路交通碰撞死亡和伤害数量减半的宏伟目标。
不安全车辆是其中一项重要影响因素，安全的车辆在避免碰撞和减少重伤可能性方面可以发挥关键作用。
本文研究的意义在于优化轿车前部结构，减小道路交通行人伤害给国家和家庭经济造成沉重负担，因此关系到可持续发展目标所涉及的更广泛的发展和环境议程。
1.2国内外研究现状行人安全研究主要有行人头部保护和行人腿部保护两方面。
对行人头部保护的研究内容有：人体头部与发动机罩盖接触的主要问题在于缓冲空间不足,罩盖下方的发动机及电池等几乎为刚性部件,其与头部接触将造成较为严重的伤害。
因此罩盖设计需要保留充足的下方缓冲空间,使头部在加速度峰值不过高的前提下迅速减速,以合理的残余速度与罩盖下方硬点接触甚至不接触,且罩盖结构的刚度分布应尽量均匀；对行人腿部保护的研究内容有：保险杠系统由吸能件(保险杠横梁内)及结构支撑件组成,所形成的设计建议包括减小保险杠刚度(布置吸能结构以降低行人下肢的加速度峰值、将保险杠高度降至膝关节以下、设置“副保险杠”以降低膝关节弯曲角度、根据车辆类型布置前端吸能区域。
2人车碰撞分析2.1交通事故中行人伤害分析据世界卫生组织《道路安全全球现状报告2015¡·中世界不同类型道路使用者的道路交通死亡情况，车辆驾乘者所占死亡比例最高，为31%。
基于平均压溃力的轿车前端结构优化方法
基于平均压溃力的轿车前端结构优化方法在目前的汽车发展中，安全性成为了极其重要的一个因素。
车辆的前端结构是保证车辆在碰撞时提供足够安全性的关键部件，因此，如何优化车辆前端结构以提高其抗碰撞能力和安全性成为了广大汽车生产商和设计师们常常研究的话题。
其中，基于平均压溃力的优化方法是一种简单有效的方式。
平均压溃力指的是车辆在碰撞时所承受的平均压力值。
而该值的大小受多种因素影响，如前端结构形状、材料选择、厚度、强度等。
因此，针对这些因素进行优化，就可以最大限度地减小车辆碰撞时承受的压力，并保证乘客的安全。
首先，前端结构的形状是影响平均压溃力的最基本因素之一。
传统的前端结构一般为直线形式，这种形式可以提供一定的防护作用，但是在高速碰撞时受力集中、破损面积小，容易导致平均压溃力过大。
相比之下，弯曲和扩张形式的前端结构能够更好地分散碰撞力，从而减小平均压溃力值。
因此，在进行前端结构优化时，可以考虑采用弯曲和扩张的形式进行设计。
另外，材料选择和厚度也是影响前端结构抗碰撞能力的重要因素。
一般来说，高强度钢材是制作前端结构的理想材料，这种材料可以在车辆碰撞时提供更好的防护作用。
而对于厚度的选择，需要在满足强度要求的前提下尽可能减小其厚度，以减轻整个车辆的重量，并提高车辆的燃油效率。
还有一些其他因素，例如，合理的横梁设置可以提供更好的抗撞结构。
同时，气囊和安全带系统的合理设计也能够大大提高车辆的安全性。
总之，基于平均压溃力的优化方法可以在不影响车辆性能的前提下提高车辆的安全性。
通过合理地设计前端结构、选择合适的材料和厚度，并设置横梁等，可以最大限度地减少车辆碰撞时承受的压力，从而保护驾车人员。
这对于汽车行业来说，无疑是极其重要的进步。
除了以上提到的一些因素外，还有一些其他的考虑因素也能够对车辆前端结构的优化产生非常重要的影响。
首先，需要考虑车辆碰撞时的速度，这是决定碰撞威力的重要因素。
对于高速行驶的车辆，碰撞时产生的压力会更大，因此需要更加牢固的前端结构。
汽车前端框架力学性能分析及优化设计
单元尺寸 为 ５ ｍｍ，采用 多边形 网格 ，注 意调整 网格 质量 ，使 其 无细小单元 、翘 曲等问题。有限元模型如 图 １所示。
１．１ 模 型 前 处 理 用 ＡＮＳＡ软件建立 前端 框架 的网格 模型 、定 义材 料参 数、
汽车 前 端框 架 力学 性 能 分析 及 优 化设 计
孙 玉红 ，胡远航 ，齐贺 ，牟雪 雷 ，
（１．长城 汽 车股份 有 限公 司技 术 中心 ，河 北保 定 ０７１０００； ２．河 北省汽 车 工程 技 术研 究 中心 ，河北 保定 ０７１０００）
摘要 ：前端框架是汽车集成化设计 的核心部件 ，其结构设计要 满足严格 的力学性 能要求 。提 出了前端框架 刚度 、强度 及扭转 的分析方法及评价标准 ，采用该 方法 可 以验 证前 端框架 结构 设计 的可行 性 。运 用 ＡＮＳＡ软件 建立前 端框 架 的有 限元 模 型 。运用 ＡＢＡＱＵＳ软件验证前端框架 的力学性能 ，采用增加斜梁支撑 的方案解决 了前端框架 力学性 能弱 的问题 ，斜 梁支撑 可 以大 大提 升前 端框架的力学性能 。
关键词 ：前端框架 ；力学性能 ：优化设计 中 图 分 类 号 ：Ｕ４６３．８３ 文 献 标 志码 ：Ａ 文章 编 号 ：１６７４—１９８６ （２０１６）０３—０３６—０４
Ｍ ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍ ｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍ ｏｂｉｌｅ Ｆｒｏｎｔ．ｅｎｄ Ｍ ｏｄｕｌｅ
所ｅｎ￣ａ（Ｍｉｓｅｓ
ｍ７ｌｅ３Ａ７ｖ４ ｅ￣Ｅ＋ ｅ ０１
．
－ ；－＝６．５５５Ｅ＋０１ ０： ５．７３６Ｅ＋ ４ ９１６Ｅ＋０
基于25%小偏置正面碰撞的某乘用车前端结构改进设计
试验,在同年 ８ 月份公布 的 首 批 ２５％ 小 偏 置 正 面
碰撞试验测试结果中仅 有 ２ 款 车 获 得 了 Good 评
级,测 试 结 果 并 不 理 想 [３],而 截 止 ２０１４ 年 I
IHS
公布的 ３９ 款车 ２５％ 小偏置 正 面 碰 撞 测 试 结 果 中
２ 基于 小 偏 置 正 面 碰 撞 的 车 体 前 端 结 构
优化与评价
图 ４ ２５％ 小偏置碰撞中车身变形情况
铰链和 门 槛 梁 共 ９ 个 点 作 为 侵 入 量 测 量 点 (图 ５
中圆圈圈出的部分)对 车 体 结 构 优 化 效 果 进 行 评
价.其中 A 柱上铰链和 A 柱下铰链测量 X 方向
基于 ２５％ 小偏置正面碰撞的某乘用车前端结构改进设计———李林峰 刘卫国 张君媛等
体结构变形情况,探 究 小 偏 置 正 面 碰 撞 工 况 下 车
体结构变形特点,并 以 此 为 基 础 提 出 车 体 前 端 结
构的优化措施.
１ 几种 典 型 正 面 碰 撞 工 况 下 车 体 结 构 变
结构评价项 目 [５],本 文 选 择 A 柱 上 铰 链、A 柱 下
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中国机械工程第 ２６ 卷第 １７ 期 ２０１５ 年 ９ 月上半月
结构整体吸能量 不 足,导 致 乘 员 舱 在 变 形 过 程 中
承受较大的碰撞力,发生较大变形.
上的侵入量,门槛梁则测量Y 方向上的侵入量.
针对 小 偏 置 正 面 碰 撞 工 况 车 体 结 构 变 形 特
点,以保证乘员舱强度为前提,本文提出车体前端
车身结构件轴向压溃性能的截面优化
车身结构件轴向压溃性能的截面优化
刘博;高云凯;左文杰;李亦文
【期刊名称】《汽车技术》
【年(卷),期】2018(000)005
【摘要】针对车身被动安全设计中前纵梁耐撞性能开发,建立了描述轴向压溃性能的关键截面参数以及优化模型,研究了截面几何参数与前纵梁最大碰撞力和吸能量之间的关系,并将轻量化作为设计目标.为了提高优化结果的鲁棒性,在自主开发的优化求解器中集成了罚函数法并结合遗传算法,通过对LS-DYNA求解器的调用,实现了针对梁截面几何特征的参数化设计及优化,提高了耐撞性能.
【总页数】5页(P53-57)
【作者】刘博;高云凯;左文杰;李亦文
【作者单位】同济大学,上海201804;一汽解放汽车有限公司,长春130011;同济大学,上海201804;吉林大学,长春130025;一汽解放汽车有限公司,长春130011【正文语种】中文
【中图分类】U463.82
【相关文献】
1.引发角对碳纤维/环氧复合材料圆管件轴向压溃性能的影响 [J], 陈永刚;许亚洪;益小苏
2.薄弱环节对复合材料吸能元件轴向压溃性能的影响综述 [J], 黄建城;王鑫伟
3.纤维铺层顺序对VARI工艺制备的泡沫填充GFRP矩形管轴向压溃性能影响的实验和数值模拟 [J], TAPA Amauld Robert;王继辉;王昌增;YUNUSA Mujaheed
4.碳纤维缠绕复合铝圆管轴向压溃力学性能研究 [J], 崔政粱; 刘强; 赖丽萍
5.碳纤维缠绕复合铝圆管轴向压溃力学性能研究 [J], 崔政粱;刘强;赖丽萍
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行人保护柔性腿型碰撞的车辆前端结构优化设计
行人保护柔性腿型碰撞的车辆前端结构优化设计吕铖玮;杨海燕;吕晓江;周大永;刘卫国【期刊名称】《汽车安全与节能学报》【年(卷),期】2013(000)003【摘要】在开发某车型时，为达到2014年欧盟新车评价规程(Euro-NCAP)中柔性小腿（Flex PLI）碰撞满分6的目标，对其前端结构进行优化。
运用计算机辅助工程(CAE)技术，优化前横梁吸能装置结构：弱化孔宽度增加至35 mm，并增加压溃引导面；优化下支撑结构：去掉连接件，并将下支撑前端面厚度减少至0.8 mm。
优化后的吸能装置可以实现完全压溃，这使其本身的吸能增加22 kJ，使小腿胫骨中上部弯矩降低106 Nm；与优化后的下支撑相配合，小腿的中部可以向X 正向移动增加25 mm，下部向X正向移动减少15 mm，使内侧副韧带伸长量降低了17.8 mm。
改进后的前端结构柔性小腿碰撞达到满分。
【总页数】7页(P266-272)【作者】吕铖玮;杨海燕;吕晓江;周大永;刘卫国【作者单位】浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州 311228，中国;浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州 311228，中国;浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州311228，中国;浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州 311228，中国; 浙江省汽车安全控制技术重点实验室，杭州 311228，中国;浙江吉利汽车研究院有限公司，杭州 311228，中国; 浙江省汽车安全控制技术重点实验室，杭州 311228，中国【正文语种】中文【中图分类】U491.61【相关文献】1.基于碰撞仿真的地铁车辆不锈钢点焊车体前端结构优化设计 [J], 来亚南;郑喜斌2.针对FLEX-PLI腿型冲击试验的行人保护结构优化设计 [J], 崔淑娟;郝海舟;赵清江;刘琦;彭锟;刘果3.基于行人保护柔性腿碰撞的前保险杠结构优化 [J], 徐梦飞;周全;刘小杰;郑敏;饶阳4.基于行人保护FLEX-PLI腿型的车辆前结构改进分析 [J], 韩海英;赵正;谭冰花;李博5.基于行人保护下腿型的车辆前端结构分析优化设计 [J], 黄金华;郑文强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
汽车前端框架力学性能分析及优化设计
汽车前端框架力学性能分析及优化设计孙玉红;胡远航;齐贺;牟雪雷【摘要】前端框架是汽车集成化设计的核心部件,其结构设计要满足严格的力学性能要求.提出了前端框架刚度、强度及扭转的分析方法及评价标准,采用该方法可以验证前端框架结构设计的可行性.运用ANSA软件建立前端框架的有限元模型,运用ABAQUS软件验证前端框架的力学性能,采用增加斜梁支撑的方案解决了前端框架力学性能弱的问题,斜梁支撑可以大大提升前端框架的力学性能.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P36-39)【关键词】前端框架;力学性能;优化设计【作者】孙玉红;胡远航;齐贺;牟雪雷【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心,河北保定071000;河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000【正文语种】中文【中图分类】U463.83前端框架是汽车集成化设计的重要部件，它是散热器、冷凝器、中冷器等零件的安装平台[1]，是重要的安全部件，因此前端框架的结构设计要满足严格的力学性能要求。
作者的目的是介绍前端框架力学性能的分析方法及评价标准，以便于对设计的前端框架进行力学性能评估，从而验证前端框架设计的可行性，最终设计出性能优良的前端框架结构。
进行前端框架的有限元分析要经过如下3个步骤：模型前处理→分析计算→结果后处理。
1.1 模型前处理用ANSA软件建立前端框架的网格模型、定义材料参数、建立边界条件等。
1.2 分析计算将力学分析模型输入ABAQUS求解器进行分析计算。
1.3 结果后处理用HyperView软件读取分析结果的ODB文件[2]，以查看应力是否超出材料的屈服强度、位移是否超出其目标值。
汽车前端模块的优化设计
汽车前端模块的优化设计刘阳;李瑞生;徐晶才【摘要】为满足汽车油耗对车身轻量化提出的要求,汽车前端模块结构得到广泛应用.为进一步提高前端模块的轻量化水平,通过OptiStruct优化零件结构,将塑料本体螺接钣金加强件的复合前端模块改进为薄壁化全塑前端模块.经过CAE分析,完全满足设计要求.同时达到了减少零件复杂程度,减少重量,降低成本的效果.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】3页(P74-76)【关键词】汽车前端模块;汽车全塑前端模块;轻量化;优化设计【作者】刘阳;李瑞生;徐晶才【作者单位】华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110000;华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110000;华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110000【正文语种】中文【中图分类】U467前言为应对汽车燃料消耗快速增长及由此引起的能源和环境问题，国家制定了到 2020年乘用车平均燃料消耗量达到5L/100km的目标。
据统计，汽车每减轻其总重量的10%，燃油消耗量可降低6%～8%[1]。
减轻汽车重量正是面对这一挑战的必由之路。
为此近年来前端模块在汽车上的应用数量也大量增加，汽车上使用塑料前端模块是重要发展趋势。
前端模块按成型工艺分为金属模块、复合模块及纯塑模块。
当前自主汽车上的前端模块应用仍然不够成熟，通常使用塑料本体加钣金加强件的复合前端模块。
本文通过使用 OptiStruct将复合前端模块优化设计为薄壁化全塑前端模块，并从零件数目、重量、成本、性能等方面阐述了全塑前端模块支架的特点及优势，为今后全塑前端模块的全面应用提供借鉴。
1 复合前端模块设计塑料前端框架在设计之初，需要对开发目标进行设定。
首先根据总布置和工艺需求确定前端模块需要集成下列零件：散热器总成、发动机盖锁、防撞梁和大灯支架。
前端模块材料选用PP-LGF30.材料属性如表1所示：表1 PP-LGF30材料属性?经过多轮设计，制作出了复合前端模块的产品数据，整个前端模块系统见图1。
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设计 ． 算 ． 计 研究 ．
基 于平均压 溃力 的轿 车前端结构优化方 法
刘 维 海 １ 程 秀生 １ 朱 学 武 ２ 马 志 良 ２
（． １ 吉林 大 学 ；． 国第 一 汽车集 团公 司技术 中心 ） ２中
【 摘要 】 在某轿车设计 开发 初期 阶段 ， 前端 结构在正面碰撞过程 中所受 到的平均 压溃力为优化 目标 ， 以其 综合
考 虑 １ ｍ ｈ正 面 ４ ％偏 置 刚 性 壁 碰 撞 、０ｋ ／ 面 刚 性 墙 碰 撞 和 ５ ｍ ｈ正 面 ４ ％可 变 形 壁 偏 置 碰 撞 等 ３种 碰 ６ｋ ／ ０ ５ ｍｈ正 ６ｋ ／ ０ 撞 模 式 进 行 结 构 优 化 分 析 ． 到 较 好 的 车 辆 前 端 结 构 。在 具 备 整 车 碰 撞 分 析 条 件 下 ． 优 化 结 构 进 行 整 车 碰 撞 仿 真 得 将 验 证 。 仿 真 结 果 表 明 ． 化 后 的前 端 结 构 在 整 车 碰 撞 分 析 中 表 现 理想 。 优
到 左 、右 吸能盒 与前 纵 梁等 主要 吸能 部件 碰 撞 吸
使 吸能 最大 化 ．降低 车体 前期 碰撞 减速 度峰 值 前
纵 梁 是正 面 碰撞 载 荷 的 主要 传 递路 径 和 吸 能部 件 ． 前 纵梁 合理 压溃 变形 吸 收足够 的碰 撞能量 对乘 员保 护 至关 重要 因此 ， 汽 车设计 开发 阶段 ． 在 需要 从这
Ｋｅ ｒ ｓ Ｃａ ，Ｆｒ ｎ － ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｏ ｔ ｅ ｄ ｓｒ ｃ ｕ ｅ，Ｃｒ ｓ Ａｖ ｒ ｇ ｏ ｌ ｐ ｅ ｆ ｒ ｅ ａ ｈ， ｅ ａ ｅ ｃ ｌ 性是 评 价 汽 车 安全 性 的基 本标 准 ． 其 中前保 险杠 横 梁 、碰撞 吸能 盒与 前纵 梁等 前 端结 构 作 为 正面碰 撞 主要 吸能 部件 直接 影 响汽 车正 面抗撞 性 能 前保 险 杠 的主要 作用 是在 汽 车发 生正 面低 速 碰撞时． 防止或 减 少前端 其 它部 件 的损坏 ． 降低 维修 成本 ： 在发 生正 面高 速偏 置碰 撞 时 ． 碰撞 能量 传递 将
些 吸能 部件 着手 来改 善整 车正 面抗撞 性 能 本 文 以轿 车前端 结构 在正 面碰 撞过 程 中所 受 到
的平 均 压溃 力为 优化 目标 ． 综合 考虑 速度 为 １ ｍ ｈ ６ｋ ／
的正 面 ４ ％偏 置 刚性 壁碰 撞 （ Ｚ ） 速 度 为 ５ ｍ ｈ ０ ＡＴ 、 ０ｋ ／ 的正 面 刚性墙 碰 撞 （ Ｒ ） 速度 为 ５ ｍ ｈ的正 面 Ｆ Ｂ和 ６ｋ ／
ｗｉ ｏ ｓ ｅ ａｉ ｎ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｈ ｍｏ ｅ ｆｔ ｅ １ ｍ／ ｒ ｎ ａ ０ ｏ ｆｅ ｉｉ ａ ｒ ｒｃ ａ ｈ ５ ｍ／ ｒ ｎ ａ ｇｄ ｂ ｒｉｒ ｔ ｃ ｎ ｉ ｒ ｔ ｆ ｈ ｅ ｒ ｓ ｄ ｓ ｏ ｈ ６ｋ ｈ ｆ ｔｌ４ ％ ｆ ｔｒ ｄ ｂ ｒｉ ｒ ｓ ， ０ ｋ ｈ ｆ ｔ ｌ ｉ ａ ｒ ｈ ｄ ｏ ｔ ｏ ｓ ｇ ｅ ｏ ｉ ｒ ｅ ｃ ａ ｈ ａ ｄ ５ ｍ／ ｒ ｎ ａ ０ ｏ ｆｅ ｅ ｏ ｍａ ｌ ａ ｒ ｒｃ ａ ｈ ｔ ｏ ｄ ｃ ｔ ｃ ｕ ａ ｐ ｉ ｚ ｔｏ ｎ ｌｓｓ ｗ ｔ ｈ ｉ ｏ ｒ ｓ ｎ ６ ｋ ｈ ｆｏ ｔ ｌ４ ％ ｆｓ ｔｄ ｆ ｒ ｂ ｅ ｂ ｒｉ ｒ ｓ ｏ ｃ ｎ ｕ ｔｓｒ ｔ ｒ ｌｏ ｔ ｅ ｕ ｍｉａｉｎ ａ ａｙ ｉ ｉ ｔ ｅ ａｍ ｆ ｈ ａ ｅ ａ ｅ ｃ ｌ ｐ ｅ ｆｒ ｅ ｓ ｓａｎ ｄ ｂ ｈ ｒ ｎ — ｎ ｔ ｃｕ ｅ ｉ ｒ ｎ ａ ｒ ｓ ． Ｔ ｅ ｈ ｐ ｉ ｚ ｄ ｓ ｕ ｔ ｒ ｓｖ ｌ ａｅ ｎ ｖ ｒ ｇ ｏｌ ｓ ｏ ｃ ｕ ｔ ｉ ｅ ｙ ｔ ｅ ｆｏ ｔ ｅ ｄ ｓ ｕ ｔ ｒ ｎ ｆｏ ｔ ｌ ａ ｈ ａ ｒ ｃ ｈ ｎ ｔｅｏ ｔ ｍｉｅ ｔ ｃｕ ｅｗａ ａ ｉ ｔｄ ｉ ｒ ｄ
主题 词 ： 轿车
前 端 结构
碰撞
平均压 溃 力
中图分 类号 ： ４ ３８ 文 献标 识码 ： 文章 编号 ：０ ０ ３ ０ （０ ）７ ０ １— ５ Ｕ ６． Ａ １０ — ７ ３ ２ １ ０ — ０ ９ ０ １
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