[發明專利]一種基于負泊松比結構的汽車B柱及其優化方法

在審

• 申請號: 201911036403.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110837674A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 趙宏宇;周小川;趙萬忠;王巍巍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06N3/12;B62D25/04;G06F111/04;G06F111/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于負泊松比結構的汽車B柱，其特征在于，包含：B柱外板，B柱內板及負泊松比結構；

所述B柱包含：外板上部和外板下部，二者焊接而成；所述B柱外板與B柱內板固定連接；

所述負泊松比結構由內凹六邊形負泊松比單胞陣列而成，置于B柱外板與B柱內板之間，分別與B柱外板和B柱內板固定連接。

2.根據權利要求1所述的基于負泊松比結構的汽車B柱，其特征在于，所述外板上部和外板下部的厚度分別為1.0mm和1.1mm。

3.根據權利要求1所述的基于負泊松比結構的汽車B柱，其特征在于，所述B柱內板厚度為0.9mm。

4.根據權利要求1所述的基于負泊松比結構的汽車B柱，其特征在于，所述B柱外板與B柱內板通過焊接方式與車身固定連接。

5.根據權利要求1所述的基于負泊松比結構的汽車B柱，其特征在于，所述負泊松比單胞單胞寬度15mm、壁板高度2.5mm、單胞高度9mm、斜壁板與橫壁板的夾角60度、壁板厚度1mm。

6.一種基于負泊松比結構的汽車B柱的優化方法，其特征在于，包括步驟如下：

步驟1：分別建立B柱外板、B柱內板和負泊松比結構的模型，并將上述模型進行幾何清理和網格劃分后組合成B柱模型，設置各初始值如下：B柱外板，上部分與下部分厚度分別為1.0mm和1.1mm，B柱內板厚度為0.9mm，負泊松比單胞寬度15mm、壁板高度2.5mm、單胞高度9mm、斜壁板與橫壁板的夾角60度、壁板厚度1mm；

步驟2：利用最優拉丁超立方實驗設計方法，對設計變量在變化范圍內選取60組樣本點，設計變量包括：負泊松比結構的五個變量單胞寬度a、壁板高度b、單胞高度h、斜壁板與橫壁板的夾角j、壁板厚度t，B柱外板的下部厚度t₁、上部厚度t₂和B柱內板厚度t₃，變化范圍依次為：a：10-20mm，b：1.5-3.5mm，h：8-10mm，j：40-80度，t：0.5-1.5mm，t₁：1-1.1mm，t₂：0.9-1mm，t₃：0.8-0.9mm；

步驟3：根據選取的樣本點，分別建立60組防撞車門有限元整車側面碰撞模型，并進行計算；

步驟4：根據上述計算得到的結果利用響應面法建立B柱侵入量跟B柱侵入速度的二階多項式響應面模型，以近似模型代替有限元模型并檢驗所建立模型的可靠度；

步驟5：以B柱侵入量和B柱侵入速度作為優化目標，以B柱質量作為約束條件，建立B柱優化的數學模型。