[發(fā)明專利]連續(xù)變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布設(shè)計方法

有效

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• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107391840B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段利斌;江浩斌;杜展鵬;唐斌;張埔
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;B62D21/15;G06F111/10
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本發(fā)明公開一種連續(xù)變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布設(shè)計方法，首先將前縱梁吸能緩沖區(qū)按照發(fā)動機(jī)艙總布置參數(shù)和前縱梁碰撞變形特點劃分為3個功能區(qū)域，然后建立前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布參數(shù)化模型及其制造條件和幾何約束條件的數(shù)學(xué)模型，通過改變參數(shù)化模型的幾何參數(shù)，前縱梁吸能緩沖區(qū)可演化為不同厚度分布形式的變厚度結(jié)構(gòu)，最后利用遺傳算法優(yōu)化該結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，即可獲得特定發(fā)動機(jī)前置車型的前縱梁吸能緩沖區(qū)的最優(yōu)厚度分布形式。本發(fā)明建立的前縱梁吸能緩沖區(qū)參數(shù)化模型具有多種靈活變化的分布形式，為變厚度前縱梁吸能緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有效的模型支撐，對前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布快速優(yōu)化設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車前縱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布設(shè)計方法。

背景技術(shù)

汽車前縱梁是整車正面碰撞最重要的吸能部件和傳力結(jié)構(gòu)，可以說前縱梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計好壞直接決定著整車正面碰撞安全性能。隨著汽車輕量化和碰撞安全性法規(guī)的日趨嚴(yán)格，兼顧前縱梁的輕量化和耐撞性設(shè)計成為新的研究課題。面對前縱梁輕量化和耐撞性設(shè)計的雙重壓力，將激光拼焊(Tailor welded blanks，TWB)或者連續(xù)變厚度軋制工藝(Tailor-Rolled Blank，TRB)引入前縱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計成為解決該問題的重要手段。

中國專利(CN201347127)公開了一種采用激光拼焊方法制作而成的汽車前縱梁，包括縱梁前段、縱梁中段、縱梁后段，三者通過拼焊形式連成一個整體，該方法一定程度上解決了前縱梁在碰撞安全中的問題，但是也有明顯的缺點，比如激光拼焊板焊縫性能突變及厚度階梯跳躍突變等特性，導(dǎo)致焊縫區(qū)域的碰撞變形模式穩(wěn)定性較差，并且由于TWB結(jié)構(gòu)的焊縫硬度通常比母材高2～3倍、成形性差、零件制造成本隨著焊縫數(shù)量的增加而增加，從而限制了TWB結(jié)構(gòu)在汽車上的大規(guī)模推廣應(yīng)用。

近年來，隨著柔性軋制技術(shù)的不斷成熟，連續(xù)變厚度結(jié)構(gòu)(TRB結(jié)構(gòu))的加工制造變成了現(xiàn)實。與傳統(tǒng)等厚度結(jié)構(gòu)和TWB結(jié)構(gòu)相比，TRB結(jié)構(gòu)的最大特點是厚度連續(xù)變化和材料力學(xué)性能具有非均一性，該結(jié)構(gòu)的耐撞性能和輕量化潛力均比TWB結(jié)構(gòu)優(yōu)越。TRB結(jié)構(gòu)對于實現(xiàn)汽車輕量化和耐撞性設(shè)計具有新的研究價值，在汽車車身上將有廣闊的應(yīng)用前景。中國專利(CN203727470U)公布了一種3段式變厚度汽車前縱梁結(jié)構(gòu)，包括三個等厚區(qū)和兩個過渡區(qū)，前縱梁厚度分布從前端到后端依次呈上升趨勢；中國專利(CN 204415509 U)公開了一種4段式變厚度汽車前縱梁結(jié)構(gòu)，包括四個等厚區(qū)和三個過渡區(qū)，前縱梁等厚區(qū)的厚度從前到后依次為1.2mm、2.95mm、1.3mm、1.22mm；以上專利并未提出具體變厚度前縱梁的設(shè)計方法。

通過國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的研究，在汽車被動安全性設(shè)計領(lǐng)域中，未發(fā)現(xiàn)有類似的針對變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布設(shè)計方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種連續(xù)變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布設(shè)計方法，旨在解決不同發(fā)動機(jī)前置車型的變厚度前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布快速設(shè)計問題。

為解決上述問題，本發(fā)明主要通過以下步驟實現(xiàn)：

一種連續(xù)變厚度汽車前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布設(shè)計方法，包括如下步驟：

(1)將前縱梁吸能緩沖區(qū)按照發(fā)動機(jī)艙總布置條件和前縱梁碰撞變形特點劃分為3個功能區(qū)域A、B、C；

所述功能區(qū)域A為前縱梁前端到散熱器的區(qū)域，所述功能區(qū)域B為散熱器到發(fā)動機(jī)前端的區(qū)域，所述功能區(qū)域C為發(fā)動機(jī)前端到發(fā)動機(jī)后端的區(qū)域；功能區(qū)域A和功能區(qū)域B主要用于產(chǎn)生相對穩(wěn)定的軸向壓潰變形，為主要吸能區(qū)域，功能區(qū)域C與發(fā)動機(jī)的布置有關(guān)，主要用于傳遞碰撞載荷；所述前縱梁吸能緩沖區(qū)的前端與防撞梁連接，發(fā)動機(jī)艙是由防撞梁、發(fā)罩、流水槽和防火墻依次包絡(luò)而成的內(nèi)部空間。

(2)建立前縱梁吸能緩沖區(qū)的厚度分布參數(shù)化模型；