[發明專利]連續變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區的厚度分布設計方法

有效

• 申請號: 201710593323.X
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107391840B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 段利斌;江浩斌;杜展鵬;唐斌;張埔
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B62D21/15;G06F111/10
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1.一種連續變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區的厚度分布設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將前縱梁吸能緩沖區按照發動機艙總布置條件和前縱梁碰撞變形特點劃分為3個功能區域A、B、C，所述功能區域A為前縱梁前端到散熱器的區域，功能區域A的等厚度區的厚度為t1；所述功能區域B為散熱器到發動機前端的區域，功能區域B的等厚度區的厚度為t2；所述功能區域C為發動機前端到發動機后端的區域，功能區域C的等厚度區的厚度為t3；所述功能區域A和功能區域B主要用于產生相對穩定的軸向壓潰變形，為主要吸能區域，所述功能區域C與發動機的布置有關，主要用于傳遞碰撞載荷；

(2)建立前縱梁吸能緩沖區的厚度分布參數化模型；

(3)建立前縱梁吸能緩沖區厚度分布參數化模型的制造條件和幾何約束條件的數學模型；

(4)通過改變厚度分布參數化模型的幾何參數，前縱梁吸能緩沖區可以演化為具有不同厚度分布形式的變厚度結構；

(5)利用遺傳算法優化該結構的幾何參數，獲得前縱梁吸能緩沖區的最優厚度分布形式。

2.根據權利要求1所述的一種連續變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區的厚度分布設計方法，其特征在于，所述前縱梁吸能緩沖區的前端與防撞梁連接，發動機艙是由防撞梁、發罩、流水槽和防火墻依次包絡而成的內部空間。

3.根據權利要求1所述的一種連續變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區的厚度分布設計方法，其特征在于，所述步驟(2)中，前縱梁吸能緩沖區的厚度分布參數化模型由等厚度區的厚度t₁-t₃、厚度過渡區的長度l₁、l₂和位置p₁、p₂七個幾何參數構成，厚度分布參數化模型對應的厚度分布函數為：其中，t₁表示功能區域A的等厚度區的厚度，位于前縱梁吸能緩沖區的前段位置；t₂表示功能區域B的等厚度區的厚度，位于前縱梁吸能緩沖區的中間段位置；t₃表示功能區域C的等厚度區的厚度，位于前縱梁吸能緩沖區的后段位置；l_l表示功能區域A與功能區域B之間的厚度過渡區的長度；l₂表示功能區域B與功能區域C之間的厚度過渡區的長度；p_l表示l_l的中點到前縱梁吸能緩沖區最前端的距離；p₂表示l₂的中點到前縱梁吸能緩沖區最前端的距離；x是位置變量，表示某一點到前縱梁吸能緩沖區最前端的距離；L是前縱梁吸能緩沖區的總長度。

4.根據權利要求1所述的一種連續變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區的厚度分布設計方法，其特征在于，所述步驟(3)中，前縱梁吸能緩沖區的厚度分布參數化模型應滿足以下制造條件和幾何約束條件：

(a)過渡區的斜率必須在1:100之內，即相鄰兩個等厚區的厚度每相差1mm至少需要100mm長的過渡區；(b)前縱梁吸能緩沖區的最大厚度下壓量應小于等于50％，即前縱梁吸能緩沖區的最大厚度與最小厚度的比值應小于等于2:1；(c)前縱梁吸能緩沖區的兩個過渡區的長度之和應小于等于其總長度L；(d)相鄰兩個過渡區不能相交，并且過渡區必須分布在前縱梁吸能緩沖區的內部。

5.根據權利要求3所述的一種連續變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區的厚度分布設計方法，其特征在于，所述步驟(3)中，前縱梁吸能緩沖區的厚度分布參數化模型應滿足的制造條件和幾何約束條件對應的數學模型為：其中，t_min和t_max分別表示前縱梁吸能緩沖區的厚度下限和厚度上限。

6.根據權利要求3所述的一種連續變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區的厚度分布設計方法，其特征在于，所述步驟(4)中，當厚度分布參數化模型的幾何參數在其設計空間內改變時，前縱梁吸能緩沖區可以演化為具有不同厚度分布形式的變厚度結構；具體情況如下：

1)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足t₁＝t₂＝t₃時，前縱梁吸能緩沖區轉換為傳統的等厚度結構，對應的厚度分布函數為：t(x)＝t₁,0≤x≤L；

2)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有0個等厚度區和1個過渡區，厚度分布形式為連續直線型過渡，對應的厚度分布函數為：

3)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有0個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：

4a)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有1個等厚度區和1個過渡區，對應的厚度分布函數為：

4b)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有1個等厚度區和1個過渡區，對應的厚度分布函數為：

5a)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有1個等厚度區和1個過渡區，對應的厚度分布函數為：

5b)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有1個等厚度區和1個過渡區，對應的厚度分布函數為：

6a)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有1個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：

6b)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有1個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：

6c)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有1個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：

7a)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有2個等厚度區和1個過渡區，對應的厚度分布函數為：

7b)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有2個等厚度區和1個過渡區，對應的厚度分布函數為：

7c)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有2個等厚度區和1個過渡區，對應的厚度分布函數為：

8a)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有2個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：

8b)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有2個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：

8c)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有2個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：

9)當厚度分布參數化模型的幾何參數滿足時，前縱梁吸能緩沖區具有3個等厚度區和2個過渡區，對應的厚度分布函數為：