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铝合金保险杠防撞梁结构优化设计

徐中明  徐小飞  万鑫铭  张志飞  李阳  
【摘要】:对某乘用车钢制保险杠防撞梁进行三点静压试验和仿真分析,得到评价该防撞梁强度和吸能性能的关键参数。为实现轻量化要求,以钢制防撞梁的性能参数为基准,采用材料替换和结构优化方法设计新的铝合金防撞梁。运用optistruct对铝合金防撞梁的截面进行拓扑优化,确定防撞梁的最优截面形状为"日"字形结构。将"日"字形防撞梁各个板件的厚度和通过Hypermorph建立的截面形状改变作为设计变量,通过Hyperstudy和LS-DYNA联合仿真进行形状和尺寸优化,经过13步迭代计算结果收敛,得到各设计变量的最优值。根据优化结果试制铝合金防撞梁样件,对铝合金保险杠防撞梁进行相同的三点静压试验并与钢制的试验结果作对比分析,结果显示铝合金防撞梁减重效果达到38.4%,且静压支反力峰值提高了11.1%,比吸能变为钢制的1.9倍,可见铝合金防撞梁性能优异。

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