《車身薄壁梁碰撞吸能高效模擬方法研究》是依託吉林大學，由郭桂凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：車身薄壁梁碰撞吸能高效模擬方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭桂凱
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
吸能式車身設計是現代汽車設計的最新安全理念，車身薄壁梁作為車輛碰撞吸能的主要部件，吸能效果的好壞直接影響到乘員和行人的人身安全。當前，車身薄壁梁材料的應變率效應標定依賴實驗測試，費用高，測試能力有限，導致碰撞仿真分析材料屬性無法完整準確設定，嚴重干擾了分析結果的準確性和結構設計的有效性。本課題針對車身薄壁梁碰撞變形的應變率效應標定問題，進行位錯機理研究和分子動力學模擬，探討以數值模擬補充甚至取代昂貴實驗測試的新方法，構造高精度的本構方程，提高碰撞仿真計算結果可靠性。針對碰撞仿真計算量大的問題，採用FSCA移頻組合近似方法提高算法分段線性疊代子步計算效率。通過不同碰撞速度薄壁梁變形的仿真計算和實驗對比，探討並總結不同結構和材料對薄壁梁吸能性的影響規律，為薄壁梁的吸能設計提供理論依據。課題結合多尺度模擬方法和FSCA算法對薄壁梁吸能特性進行深入研究，為車身正向設計和輕量化設計提供一條新思路。
結題摘要
目前車身結構的性能主要確定於詳細設計及製造與完善產品階段，而在概念設計階段這種性能分析及最佳化的工作完成得很少。當車身局部結構需要進行修改時，勢必對某種整體性能造成影響，導致整個設計開發階段幾乎需要重新調整，這將大大增加設計成本。吸能式車身設計是現代汽車設計的最新安全理念，車身薄壁梁作為車輛碰撞吸能的主要部件，吸能效果的好壞直接影響到乘員和行人的人身安全。在此研究背景下本項目進行了如下研究：（1）對薄壁整車結構快速建模進行了研究，建立了由薄壁梁單元和塑性鉸接單元構成的，可用於碰撞設計的整車薄壁結構縮減模型，通過修正模型精度並建立高精度碰撞本構模型，大幅減低模型自由度，提高仿真模擬效率。（2）對薄壁零部件設計進行了研究，通過建立雙排聯立和考慮塑性變形的LPM模型，提取零部件力學性能指標，更好地將整車性能分解，指導碰撞過程零部件力學性能設計，這些研究可以為薄壁車身性能的設計和評估提供合理可靠的理論基礎。（3）對碰撞快速仿真算法進行了研究，引入重分析算法，實現了加速碰撞仿真速度，靈敏度分析和最佳化設計效率的目的。（4）在大量仿真和實驗對比研究的基礎上，驗證了上述研究方法的有效性和可靠性，並進一步分析了薄壁梁碰撞吸能規律，並擬在將來的研究中引入人工智慧算法，指導整車綜合性能設計。經過課題組成員對項目的理論研究和技術攻關及不懈努力與協調合作，本項目已圓滿地完成了項目申請書中規定的任務，本項目在國內外期刊上發表學術論文共11篇，其中被SCI檢索6篇，被EI檢索5篇；參加國際學術會議2次，研究成果獲2018年吉林省自然科學二等獎，同時，通過本項目的研究，將理論成果套用於實際，為車身正向設計和輕量化設計提供一條新思路。
