某微型货车侧面碰撞仿真分析及侧面结构优化设计

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侧面碰撞事故的致死率和致伤率一直居高不下,造成的直接财产损失和间接财产损失更是累年增加。侧面碰撞的安全性研究越来越成为各国学者和专家研究的热门话题。对于侧面碰撞美国和欧洲都先后制定了侧碰法规FMVSS 214和ECE R95,随后各国依据两大法规开始制定符合本国国情的侧碰法规。我国以欧洲法规为蓝本,然后又参照日本法规制定了我国的侧碰法规,并与2006年开始实施,但本国的侧碰法规大部分是针对于乘用车居多,对于商用车的侧碰法规仍处于探索阶段。本文研究的微型货车部分车辆用于出口海湾地区,海湾地区对于侧面碰撞的法规相对完善,且和国内相比各评价标准也较为严格,因此在进行仿真试验时本文主要参照了海湾地区的法规GS 38B/2005。本文以某微型货车为研究对象,依据海湾地区法规,对已经建立的微型货车三维模型运用Hyper Mesh软件对其进行有限元建模,运用LS-Prepost软件进行侧面约束系统建模,然后对其生成的K文件利用LS-DYNA软件进行显式求解,对求解得到的文件利用Hyper Graph进行分析。通过仿真分析,车门和B柱部分节点的侵入量较大;假人头部和胸部伤害指标超出了法规要求的最大值,需对侧面结构进行改进优化。本文依据初始方案的仿真结果,运用多目标优化方法,选择了假人4个伤害指标作为输出响应值,选取了侧面结构的8个参数作为设计变量,并对每个设计变量的上下限进行设置。根据上下限的范围运用最优超立方法选择了20组采样点,根据采样点的仿真结果,建立了侧面结构的优化数学模型。然后运用相关系数法对数学模型进行了检验,检验合格后运用遗传算法寻优的特点找出了侧面结构的最佳设计变量。根据最佳设计变量对微型货车进行改进设计,并进行有限元建模和仿真分析。对比优化前后的仿真结果:车门、B柱和门槛处的侵入量均有不同程度的减少,假人头部和胸部处的伤害值也满足了法规需求。
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