[實用新型]基于負泊松比結構的仿牛角汽車車門防撞梁

有效

• 申請號: 201720461036.9
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN206914112U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 王崴崴;王春燕;趙萬忠
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B60J5/04
• 分類號: B60J5/04;G06F17/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本實用新型涉及汽車被動安全領域，尤其涉及一種基于負泊松比結構的仿牛角汽車車門防撞梁。

背景技術

近年來，側面碰撞的安全設計是汽車被動安全領域重要的一部分。為了減少乘員在側面碰撞中的傷害，必須提高汽車的側面的耐撞性。在現代汽車設計中，除了采用增加車門強度外，大多數是通過增設防撞梁的方法來提高汽車側面的耐撞性，但是上述該方法有以下的不足：

1.采用新型材料的防撞梁，能夠滿足一定的耐撞性，并且質量輕，但是制造成本高，并且材料的回收利用困難，不能滿足環保的要求；

2.防撞梁的材料一般為中、高強度鋼，屈服強度高，具有良好的耐撞性但其重量較高，不能滿足輕量化的要求。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種基于負泊松比結構的仿牛角汽車車門防撞梁。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

基于負泊松比結構的仿牛角汽車車門防撞梁，所述汽車車門防撞梁以牛角為仿生對象，包含仿牛角外殼、骨芯、前安裝支架和后安裝支架；

所述仿牛角外殼為空心圓管；

所述骨芯由二維四角星型的負泊松比單胞陣列而成；

所述骨芯設置在所述仿牛角外殼內，骨芯和仿牛角外殼的內壁通過柔性連接方式連接在一起；

所述前安裝支架、后安裝支架均呈Ω型，均包含一個拱形管道和兩個分別設置在拱形管道兩側的平板；

所述仿牛角外殼的兩端分別和所述前安裝支架的拱形管道、后安裝支架的拱形管道通過剛性連接方式固定相連；

所述前安裝支架的兩個平板、后安裝支架的兩個平板均用于和車門固定相連。

作為本實用新型基于負泊松比結構的仿牛角汽車車門防撞梁進一步的優化方案，所述前安裝支架、后安裝支架中，拱形管道為半徑35mm的半圓、拱形管道的長為70mm、拱形管道兩側平板的寬度為5mm。

作為本實用新型基于負泊松比結構的仿牛角汽車車門防撞梁進一步的優化方案，所述仿牛角外殼長750mm、厚1mm、內徑為30mm。

本實用新型還公開了一種該基于負泊松比結構的仿牛角汽車車門防撞梁的優化方法，包含以下步驟：

步驟1)，采用拉丁超立方實驗優化方法,選取N組仿骨芯的負泊松比單胞參數，所述仿骨芯的負泊松比單胞參數包括底壁長、斜壁長、高度和壁厚參數；

步驟2)，根據仿牛角外殼、前安裝支架、后安裝支架的形狀，結合N組仿骨芯的負泊松比單胞參數，在CATIA中，建立N組參數的仿牛角汽車車門防撞梁幾何結構；

步驟3)，在HYPERMESH中，建立N組側面碰撞有限元模型，并通過LS-DYNA計算出N組平均碰撞力(P)和N組防撞梁質量(m)；

步驟4)，在ISIGHT中，以步驟1)中得到的N組骨芯的負泊松比單胞結構的底壁長、斜壁長、高度和壁厚為輸入，以步驟3)中得到的N組平均碰撞力(P)和防撞梁質量(m)為輸出，利用徑向基神經網絡響應面模型方法，得到兩個徑向基神經網絡響應面模型；

步驟5)，通過相關系數R²和均方根誤差σ_RMSE方法來評價兩個徑向基神經網絡響應面模型的精度,相關系數R²和均方根誤差σ_RMSE的計算公式為：

其中，N為樣本點數，p為多項式項數，i為第i個樣本點，f_i為第i個樣本點的有限元分析值，f_i'為第i個樣本點的響應面模型計算值，為所有樣本點的有限元分析均值；

步驟6)，若相關系數R²大于等于0.9且均方根誤差σ_RMSE大于等于0.1，說明響應面模型的精度滿足要求，執行步驟8)；

步驟7)，若相關系數R²小于0.9或均方根誤差σ_RMSE小于0.1，跳轉至步驟1)；

步驟8)，利用ISIGHT，以仿牛角汽車車門防撞梁碰撞的最大平均碰撞力(P)和最小防撞梁質量(m)為優化目標，采用序列二次規劃算法對仿牛角汽車車門防撞梁進行優化運算，得到針對仿牛角汽車車門防撞梁的各設計參數的最優Pareto解集；

步驟9)，從最優Pareto解集中選取一組最滿意的底壁長、斜壁長、高度和壁厚的數值，該組數值作為仿牛角汽車車門防撞梁妥協解輸出。

所述N的值為60。