基于碰撞安全性的铝合金吸能盒轻量优化*

陈 静，徐 森，刘 震，唐傲天，吕 伟

（1. 吉林大学，汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130022；2. 一汽解放汽车有限公司商用车开发研究院，长春 130011）

前言

为尽可能减少车身结构的损坏和出于乘客安全性的考虑，国内外研究人员对防撞梁构件吸能盒进行了大量研究。Saenz‑Dominguez 等［1］对于 glass/UV cured vinylester 复合材料组成的半六角构件以及由此构件组成的吸能盒总成进行准静态和动态冲击试验，针对不同冲击速度，在厚度和几何相似、碰撞力相同的情况下，比吸能（SEA）变化明显。此外，研究发现，在同样冲击速度与厚度下，单个构件与总成的SEA 值相近，从吸能量预测和测试成本考虑，可用单个构件代替总成进行设计研究。Lee 等［2］在确定吸能盒安装空间、材料和最大允许变形量后，在概念设计使用包括离散正交设计和拓扑优化的方法确定详细设计阶段初步方案的截面形状，并针对拓扑优化的结果以及初定方案再次运用离散正交设计，获得最优吸能盒截面结构参数。结果表明，此结构具有良好的轻量化效果和吸能特性。重庆长安汽车的黄利等［3］分析了三点静压试验中，铝合金吸能盒焊接热影响区外侧拉应力超过其抗拉极限导致断裂的现象，并对“日”字截面吸能盒进行切除加强筋处理，通过仿真与试验证明上述方案在改善外侧拉应力的可行性。万鑫铭等［4］在确定吸能盒截面形状后，通过近似响应面优化方法对铝合金吸能盒结构参数进行设计，试验结果表明，优化后的设计方案，不但提升了吸能量，质量还减轻了58%。……