锥形变壁厚吸能盒性能研究及关键部位尺寸优化

摘要

多角度碰撞在车辆事故中较为常见，吸能盒的多角度耐撞性能对于汽车在碰撞过程中的被动安全性和维修经济性有重要影响．引入综合比吸能与初始峰值载荷作为吸能盒在多角度载荷下的综合性能评价指标，以某锥形变壁厚汽车吸能盒为对象，建立了吸能盒准静态压缩过程有限元模型，开展了准静态压缩试验，对比结果显示：仿真与试验的初始峰值载荷相对误差4.6%，比吸能相对误差0.5%．基于最优拉丁超立方设计和有限元模型计算了多种设计变量组合下的综合比吸能和初始峰值载荷，经克里金法拟合吸能盒性能预测代理模型，验证结果显示：二者的拟合优度分别为0.968与0.970．开展了关键尺寸对吸能盒性能影响的灵敏度分析，结果显示：顶部壁厚对综合比吸能影响微弱，对初始峰值载荷影响明显；中段壁厚对综合比吸能与初始峰值载荷都有显著影响；底部壁厚对初始峰值载荷影响微弱，对综合比吸能影响明显，且底部壁厚过小时会导致吸能盒发生整体失稳变形，大幅降低其吸能性能．以综合比吸能最大和初始峰值载荷最小为目标，对吸能盒关键厚度进行多目标优化，结果表明：优化后的吸能盒综合比吸能提高8.37%，初始峰值载荷增加5.73%，在初始峰值载荷增大幅度较小的情况下实现了综合比吸能的较大提升，对变壁厚吸能盒的多角度综合性能优化具有重要指导意义．

关键词

吸能盒 / 耐撞性 / 轻量化 / 多目标优化