[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

本發明公開了一種基于負泊松比結構的汽車B柱及其優化方法，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。本發明使得汽車側面碰撞中B柱的侵入量和侵入速度得到顯著降低，有效改善了側面耐撞性。

技術領域

本發明屬于汽車被動安全技術領域，具體指代一種基于負泊松比結構的汽車B柱及其優化方法。

背景技術

在汽車各種碰撞形式當中，側面碰撞為最典型的事故類型之一。由于B柱是側面碰撞中主要的安全結構件之一，需要對B柱的結構進行優化設計，改善其耐撞性能，這對于保障汽車碰撞中乘客的人身安全、減少傷亡率具有重要意義。

例如中國發明專利申請號為CN201610309331.2，名稱為“一種汽車B柱的加強結構”中本發明提供了一種汽車B柱的加強結構，該加強結構包括加強板一和加強板二，加強板一和加強板二均沿縱向布置在B柱內板和B柱外板之間，加強板一和B柱外板之間形成有腔體一，加強板二與B柱外板之間形成有腔體二，加強板一和加強板二相互搭接并與B柱內板之間形成有腔體三，通過對加強板一和加強板二的結構及位置進行合理設計，使得汽車B柱內形成多個腔體結構，從而提高了汽車B柱的抗彎性能。但此方法提升B柱耐撞性的程度有限，同時不利于實現汽車輕量化。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于負泊松比結構的汽車B柱及其優化方法，以解決現有技術中汽車B柱侵入量過大、耐撞性能不足等問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種基于負泊松比結構的汽車B柱，包含：B柱外板，B柱內板及負泊松比結構；

所述B柱外板采用拼焊板結構，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，用于車輛碰撞時吸收能量。

優選地，所述外板上部和外板下部的厚度分別為1.0mm和1.1mm。

優選地，所述B柱內板厚度為0.9mm。

優選地，所述B柱外板與B柱內板通過焊接方式與車身固定連接。

優選地，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。

本發明的一種基于負泊松比結構的汽車B柱的優化方法，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；