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具有3D负泊松比结构填充的新型吸能盒设计与耐撞性研究

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西安交通大学学报 2024年第10期58卷 188-198页

作者：陆欢王小鹏陈天宁西安交通大学机械工程学院西安710049 机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

针对现有吸能盒结构形式单一、缓冲吸能效果有限的问题,在现有研究的基础上,将3D负泊松比结构填充到薄壁圆管中设计一种填充圆管型吸能盒,探索汽车吸能盒结构的新构型设计,改善吸能盒的缓冲吸能性能。首先,建立了3D负泊松比结构填充方... 详细信息

针对现有吸能盒结构形式单一、缓冲吸能效果有限的问题,在现有研究的基础上,将3D负泊松比结构填充到薄壁圆管中设计一种填充圆管型吸能盒,探索汽车吸能盒结构的新构型设计,改善吸能盒的缓冲吸能性能。首先,建立了3D负泊松比结构填充方管和圆管型吸能盒的几何模型,利用落锤冲击实验对3D打印加工的吸能盒样件进行了低速冲击,并建立了结构的低速冲击有限元模型,研究结果表明,结构的落锤实验结果与低速冲击仿真结果吻合较好,证明了结构低速冲击有限元模型的准确性;随后,基于有限元模型,对比分析了填充型方管、填充型圆管和原始方管吸能盒的耐撞性能,研究发现,相较于原始方管吸能盒和填充方管型吸能盒,填充圆管型吸能盒具有更低的初始峰值力、更高的平均碰撞力,综合耐撞性能更优异;最后,结合响应面方法和NSGA-Ⅱ算法,对填充圆管型吸能盒的耐撞性进行多目标优化,优化结果表明,优化后吸能盒的比吸能提高了14.7%,初始峰值应力降低了18.5%,综合耐撞性能得到了明显改善。该研究为负泊松比结构在汽车吸能盒上的应用探索提供了新的思路。

关键词：负泊松比结构吸能盒耐撞性优化设计

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汽车吸能盒零件多工位级进模设计

锻压技术 2024年第1期49卷 196-201页

作者：苏达权黄珍媛伍宇安吴挺浩林卫腾谭伟智华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 广东同正精密模具有限公司广东惠州516259

针对厚度大、强度高、成形困难且尺寸精度要求高的汽车吸能盒零件,通过工艺分析确定了直排中间载体的排样设计的14工位级进模冲压方案,材料利用率达75.14%。采用有限元模拟方法分析了产品成形过程中的回弹变形量,通过在侧整形工位施加... 详细信息

针对厚度大、强度高、成形困难且尺寸精度要求高的汽车吸能盒零件,通过工艺分析确定了直排中间载体的排样设计的14工位级进模冲压方案,材料利用率达75.14%。采用有限元模拟方法分析了产品成形过程中的回弹变形量,通过在侧整形工位施加补偿的方法解决了回弹超差问题;采用先冲孔后成形的方式解决了位于圆角上的溃缩孔无法直接冲裁的问题;采用挂台加背托板的形式固定凸模,解决了冲裁轮廓不封闭引起的冲裁力不平衡的问题;设计了楔形回退机构,解决了零件存在冲压负角无法直接成形的问题。生产试制结果表明,该级进模设计合理可靠,产品质量达到要求,生产效率高。

关键词：吸能盒级进模回弹补偿楔形回退机构冲压负角

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汽车吸能盒诱导槽结构优化设计

机械设计与制造 2024年

作者：吴胜军梁治千袁威张宗宏湖北汽车工业学院汽车工程学院

汽车吸能盒诱导槽的设计对汽车碰撞性能有较大的影响，合理的诱导槽结构可以提高薄壁梁的吸能量。分析了截面形状和材料对薄壁梁碰撞性能的影响，得到了理想的材料和截面形状。以薄壁梁的厚度，诱导槽的位置、宽度和深度作为设计变量，... 详细信息

汽车吸能盒诱导槽的设计对汽车碰撞性能有较大的影响，合理的诱导槽结构可以提高薄壁梁的吸能量。分析了截面形状和材料对薄壁梁碰撞性能的影响，得到了理想的材料和截面形状。以薄壁梁的厚度，诱导槽的位置、宽度和深度作为设计变量，利用哈姆斯雷（Hammersley）方法采集样本点，并结合帕累托主效应图筛选出对碰撞吸能、加速度和变形量影响较大的变量。利用遗传算法进行多目标优化，基于分析结果设计了一款安装在客车上的吸能装置，仿真结果表明，整车碰撞性能得到了很大的提升。

关键词：薄壁梁多目标优化吸能盒诱导槽

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防撞梁吸能盒多目标参数优化研究

中国测试 2024年第4期50卷 194-200页

作者：张平格刘文豪李业河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038

吸能盒是汽车低速碰撞重要的被动安全部件,对减少低速碰撞维修成本具有重要的意义。吸能盒仿真实验利用ANSYS有限元软件完成,以选定截面形状的吸能盒为研究对象,以吸能盒的结构尺寸为输入参数,吸能量、侵入量以及加速度峰值为评价参数,... 详细信息

吸能盒是汽车低速碰撞重要的被动安全部件,对减少低速碰撞维修成本具有重要的意义。吸能盒仿真实验利用ANSYS有限元软件完成,以选定截面形状的吸能盒为研究对象,以吸能盒的结构尺寸为输入参数,吸能量、侵入量以及加速度峰值为评价参数,进行敏感度分析,采用中心点组合法生成设计参数点,拟合吸能量响应面和加速度响应面和加速度响应曲线,完成响应面优化。最后通过仿真探究引导槽的形状和数量对加速度峰值的影响。以此为依据改变吸能盒结构参数,研究增大吸能盒吸能量并降低加速度峰值的方法。探究吸能盒评价参数之间的耦合性,为后期吸能盒的设计提供依据。

关键词：吸能盒截面形状敏感度分析响应面优化负相关

基于数值仿真的十字型内高压成形吸能盒优化设计

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精密成形工程 2024年第1期16卷 181-191页

作者：李欢李柏週毛成明刘宁刘志波一汽奔腾轿车有限公司长春130012 长春职业技术学院机电学院长春130022

目的实现吸能盒的高碰撞吸能性和低成本化设计。方法以传统的方形冲焊结构吸能盒为研究对象,将其优化为十字型冲焊和十字型内高压成形结构吸能盒,并利用成形数值仿真技术对十字型内高压成形吸能盒进行了成形性研究,还利用碰撞数值仿真... 详细信息

目的实现吸能盒的高碰撞吸能性和低成本化设计。方法以传统的方形冲焊结构吸能盒为研究对象,将其优化为十字型冲焊和十字型内高压成形结构吸能盒,并利用成形数值仿真技术对十字型内高压成形吸能盒进行了成形性研究,还利用碰撞数值仿真技术对3种吸能盒结构进行了碰撞性能研究。结果为提高碰撞吸能性,将传统方形冲焊结构吸能盒的4条主吸能常规传力路径,优化为十字型冲焊和十字型内高压成形结构吸能盒的12条主吸能传力路径,十字型内高压成形吸能盒同时能实现减重6.4%;利用成形数值仿真技术对十字型内高压成形吸能盒进行了成形性研究,结果显示十字型内高压成形吸能盒通过一模十二件生产,能具备优良的可制造性和经济性,相比方形冲焊吸能盒,十字型内高压成形吸能盒可实现降成本5.7%;利用碰撞数值仿真技术对3种吸能盒进行正面100%碰撞和正面40%偏置碰撞性能研究,相比方形冲焊吸能盒,结果显示十字型内高压成形吸能盒吸收能量分别增加12.8%和32.0%,碰撞力峰值分别降低8.4%和39.2%,比吸能分别增加20.5%和41.0%。结论相比方形冲焊吸能盒,十字型内高压成形吸能盒可实现轻量化、低成本和高碰撞吸能性,同时还兼具优良的可制造性的特点。

关键词：吸能盒十字型内高压成形数值仿真碰撞性

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波纹方管吸能盒的耐撞性分析与参数优化

农业装备与车辆工程 2024年第6期62卷 65-70页

作者：石恒鹏莫秋云庞毅李志扬姜玉秀余健辉桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004 广西数仿科技有限公司广西柳州545000 马来西亚博特拉大学马来西亚吉隆坡43400

为提升汽车吸能盒在轴向冲击下的耐撞性,首先在传统方管吸能盒中引入波纹结构设计了3种波纹方管吸能盒,以传统方管吸能盒与波纹方管吸能盒的耐撞性分析来获得结构参数对波纹方管吸能盒吸能性能的影响规律。然后选取全边波纹方管吸能盒... 详细信息

为提升汽车吸能盒在轴向冲击下的耐撞性,首先在传统方管吸能盒中引入波纹结构设计了3种波纹方管吸能盒,以传统方管吸能盒与波纹方管吸能盒的耐撞性分析来获得结构参数对波纹方管吸能盒吸能性能的影响规律。然后选取全边波纹方管吸能盒的波纹幅值、数量、厚度和材料为设计变量,以最大化比吸能、最小化峰值压溃力为优化目标,进行多目标优化。结果表明,优化后的全边波纹方管吸能盒较传统方管吸能盒的比吸能上升168.1%,峰值压溃力下降85.5%,优化效果显著。

关键词：吸能盒耐撞性波纹多目标优化被动安全

泡沫填充蜂窝夹层结构汽车吸能盒吸能特性研究

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内燃机与配件 2024年第5期 31-33页

作者：杨祉豪周红军张荻湖北汽车工业学院机械工程学院湖北十堰442002

吸能盒是交通事故中尤其是低速碰撞最先进行溃缩吸能的结构,传统吸能盒一般为薄壁方形管结构,随着设计理念的发展,提升吸能能力最主要的两条路线为泡沫填充和复合夹层结构填充。本文分别将EPP泡沫填充六边形,类四边形和类蜂窝夹层,形成... 详细信息

吸能盒是交通事故中尤其是低速碰撞最先进行溃缩吸能的结构,传统吸能盒一般为薄壁方形管结构,随着设计理念的发展,提升吸能能力最主要的两条路线为泡沫填充和复合夹层结构填充。本文分别将EPP泡沫填充六边形,类四边形和类蜂窝夹层,形成复合型泡沫填充蜂窝夹层吸能盒,采用理论分析与数值仿真的方式,以相应的碰撞评价参数对其进行吸能特性研究。结果表明:泡沫填充蜂窝夹层结构吸能盒大大提升了传统吸能盒的吸能能力,并且采用泡沫填充后,蜂窝夹层结构吸能盒的吸能特性也得到了进一步增强。

关键词：蜂窝夹层结构泡沫填充结构吸能盒

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基于Ansys的吸能盒结构优化

成都工业学院学报 2024年第2期27卷 6-9,34页

作者：李佳桐西华大学汽车与交通学院成都610039

为提高汽车的被动安全性,通过三维软件建立了吸能盒三维模型,然后在Ansys中设计碰撞仿真实验,并结合仿真实验结果设计了2种新吸能盒结构,在Ansys中对比3种吸能盒方案的性能好坏,并以吸能盒的厚度和吸能盒直径为设计变量,以提高吸能盒缓... 详细信息

为提高汽车的被动安全性,通过三维软件建立了吸能盒三维模型,然后在Ansys中设计碰撞仿真实验,并结合仿真实验结果设计了2种新吸能盒结构,在Ansys中对比3种吸能盒方案的性能好坏,并以吸能盒的厚度和吸能盒直径为设计变量,以提高吸能盒缓冲能力作为实验目标进行了正交实验。通过Ansys仿真实验得出,新设计的吸能盒相比原结构,质量减轻了9.82%,碰撞力峰值减少了42.04%,刚性墙碰撞后产生的加速度最大值减少了33.24%,有效提高了防撞梁的缓冲能力。

关键词：汽车防撞碰撞仿真结构优化吸能盒

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蜂窝夹层结构汽车吸能盒吸能特性研究

内燃机与配件 2024年第6期 48-50页

作者：杨祉豪周红军张荻湖北汽车工业学院机械工程学院湖北十堰442002

本文研究对象为低速碰撞交通事故中起吸能作用的吸能盒,通过研究汽车吸能盒的结构参数找到提升其吸能特性的合理结构,分别以六边形、类四边形和类蜂窝夹层结构填充吸能盒,运用理论分析与数值仿真相结合的方法对传统吸能盒和蜂窝填充结... 详细信息

本文研究对象为低速碰撞交通事故中起吸能作用的吸能盒,通过研究汽车吸能盒的结构参数找到提升其吸能特性的合理结构,分别以六边形、类四边形和类蜂窝夹层结构填充吸能盒,运用理论分析与数值仿真相结合的方法对传统吸能盒和蜂窝填充结构汽车吸能盒进行吸能特性研究,提升传统吸能盒的吸能特性。研究结果显示:通过填充后,吸能盒的吸能特性得到大幅提升,并且类蜂窝夹层结构吸能盒还降低了传统吸能盒的碰撞力峰值,具有重要的创新性,为汽车吸能盒的发展提供了一种新的选择,同时为汽车的安全性设计提供了重要的参考依据。

关键词：蜂窝夹层结构吸能盒吸能特性