《蜂窩夾層結構的夾芯形狀和拓撲構型的抗撞性最佳化設計》是依託湖南大學，由侯淑娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：蜂窩夾層結構的夾芯形狀和拓撲構型的抗撞性最佳化設計
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：侯淑娟
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
蜂窩夾層結構作為吸能構件在汽車領域套用日益廣泛。衝擊載荷作用下的抗撞性最佳化問題是困擾汽車行業的一個難點，一是因為衝擊問題直接關係到結構的完整性和安全性；二是因為衝擊問題是強非線性問題。而蜂窩夾層結構的複雜構型，使的其抗撞性能與材質、容重、邊長、壁厚、夾角、高度等因素有很大關係。.本項目以解決蜂窩夾層結構抗撞性最佳化問題為目標，重點圍繞形狀拓撲設計的關鍵性基礎理論問題進行研究。考慮到結構接觸－碰撞問題的複雜性，本項目將嘗試以漸進結構最佳化方法、回響面法和其它無梯度算法等最佳化設計方法為主體，對衝擊載荷作用下的波紋形、正六邊形、正四邊形和正三角形等一系列的蜂窩夾層結構進行抗撞性能的尺寸和形狀最佳化，並對蜂窩夾層結構的夾芯構型進行抗撞性拓撲最佳化，從而提出輕質、強忍、抗撞擊的創新夾層構型。試驗驗證的最優結果有望用於車身設計，以適應汽車工業在輕量、安全、節能方面的發展主題。
結題摘要
本課題基於顯式有限元數值求解技術和代理模型方法，採用數值模擬和實驗驗證相結合的方法，對經典蜂窩夾層結構和波紋型蜂窩夾層結構（俗稱瓦楞板）進行了抗撞性最佳化設計和對比研究。在研究經典蜂窩夾層結構時，首先對比了正六邊形蜂窩夾層板與純蜂窩結構的抗撞性能；其次採用析因設計方法篩選出對正六邊形蜂窩夾層板的抗撞性影響較大的結構參數，並以比吸能為目標指標、最大撞擊載荷為約束指標，採用回響面法對正六邊形蜂窩夾層板進行了抗撞性最佳化設計；繼而對正四邊形蜂窩夾層板進行了有約束單目標和多目標抗撞性最佳化設計，並對具有最優構形的兩種經典蜂窩夾層板的抗撞性進行了對比研究。在研究波紋形夾層板時，首先以吸能量為目標函式對梯形和三角形元胞的形狀進行了最佳化設計；然後採用回響面方法對具有最優元胞形狀的梯形夾層板的尺寸參數進行了抗撞性最佳化設計；最後對具有相同的面板厚度和夾芯層密度的兩種波紋夾層板在低速局部衝擊和平板衝擊兩種工況下的抗撞性進行了對比研究。本課題的研究方法對其他形式夾層板結構的抗撞性研究具有一定的理論參考價值，研究結果對工程實際套用中夾芯形狀和結構參數的選取具有重要的指導意義。
