基于拓扑优化和侧翻碰撞安全性的客车轻量化设计

doi:10.1004-7530/2019-36-10-42

江苏科技信息 ›› 2019, Vol. 36 ›› Issue (10): 42-44.doi: 10.1004-7530/2019-36-10-42

基于拓扑优化和侧翻碰撞安全性的客车轻量化设计

郁铖,文帅群,洪天宇,周梦瑶,吴梦琦

江苏大学,江苏镇江 212013

出版日期:2019-04-10 发布日期:2019-07-09
作者简介:郁铖（1998— ）,女,江苏常州人,本科生;研究方向：车辆工程。
基金资助:
江苏大学2018年度大学生实践创新训练计划项目(201810299105X)

Lightweight design of passenger cars based on topology optimization and rollover crash safety

Cheng Yu,Shuaiqun Wen,Tianyu Hong,Mengyao Zhou,Mengqi Wu

Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China

Online:2019-04-10 Published:2019-07-09

摘要/Abstract

摘要：

以国内某款半承载式客车为原型,在OPTISTUCT中建立拓扑优化空间;在4种常见工况下进行拓扑优化计算,根据结果修改原始模型,使材料布局得到优化,车身受力更加协调。为确保优化后的结构安全性,对新模型在LS-DYNA中进行整车侧翻碰撞安全仿真模拟,最终得到有效的轻量化整车模型。

关键词: 侧翻安全性, 轻量化, 拓扑优化

Abstract:

Based on a domestic semi-bearing passenger car, the topology optimization space is established in OPTISTUCT, and the topology optimization calculation is carried out under four common working conditions, and the original model is modified according to the results, so that the material layout is optimized and the force of the car body is more harmonious. In order to ensure the safety of the optimized structure, the new model is simulated in LS-DYNA for the safety of rollover collision, and finally an effective lightweight vehicle model is obtained.

Key words: rollover safety, lightweight, topology optimization

中图分类号:

U492.4+11

郁铖,文帅群,洪天宇,周梦瑶,吴梦琦. 基于拓扑优化和侧翻碰撞安全性的客车轻量化设计[J]. 江苏科技信息, 2019, 36(10): 42-44.

Cheng Yu,Shuaiqun Wen,Tianyu Hong,Mengyao Zhou,Mengqi Wu. Lightweight design of passenger cars based on topology optimization and rollover crash safety[J]. Jiangsu Science & Technology Information, 2019, 36(10): 42-44.

0
/ / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

链接本文: https://yz-jsjc-gov-cn-1416.res.gxlib.org.cn:443/rwt/1416/https/PFWXGZSPNJ3YG7DJF3SXP/jskj/CN/10.1004-7530/2019-36-10-42

https://yz-jsjc-gov-cn-1416.res.gxlib.org.cn:443/rwt/1416/https/PFWXGZSPNJ3YG7DJF3SXP/jskj/CN/Y2019/V36/I10/42

图/表 7

表1

图1

表2

图2

表3

图3

图4

参考文献 7

[1]	LI Y, LAN F C, CHEN J Q . Development of an automated pre-processing tool and case study for coach rollover analysis[J].Heavy Vehicle Systems, 2013(2):20.
[2]	周伟 . 基于拓扑优化与灵敏度分析的客车车身轻量化研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版), 2013(4):406-409.
[3]	王文甲, 吴长风, 张勇 , 等. 客车骨架局部结构的多工况拓扑优化设计[J].客车技术与研究, 2018(1):26-29.
[4]	黄妮, 戴作强, 郑莉莉 , 等. 氢燃料电池客车车架有限元分析及多刚度拓扑优化研究[J].制造业自动化, 2018(12):45-50.
[5]	高云凯, 王婧人, 汪翼 . 基于正交试验的大型客车车身结构多工况拓扑优化研究[J].汽车技术, 2011(11):16-19.
[6]	阮诚心 . 基于侧翻碰撞仿真安全性的客车车身改进设计及乘员损伤研究[D]. 长沙:湖南大学, 2012.
[7]	徐晓芳 . 客车上部结构侧翻安全性研究[D]. 西安:长安大学, 2017.

工况	动载荷系数k^[4]	自由度约束
满载弯曲	2	每个车轮的3个平动自由度
扭转	1.3	除右前轮外其他三轮的3个平动自由度。
急转弯（纵向施加0.5g减速度,横向施加0.5g离心加速度）	1.3	右侧车轮纵向和垂向的平动自由度
紧急制动（纵向施加0.8g减速度）	1.5	同满载弯曲工况

参数	优化前	优化后	变化率/%
车身质量/ kg	4 119	3 444	-16.39
弯曲刚度/ N·m	42 325 187	40 964 838	-3.21
扭转刚度/ N·m²·（rad）^-1	27 439 204	25 829 843	-5.87
制动工况最大应力/ MPa	180	163	-9.4
弯曲工况最大应力/ MPa	312	275	-11.86

序号	测量结构	与生存空间的最小距离/mm
1	前部立柱	44.2
2	中部第一立柱	16.3
3	中部第二立柱	67.78
4	中部第三立柱	95.4
5	后部立柱	29.5

《江苏科技信息》杂志社
Jiangsu Science & Technology Information Magazine Agency

基于拓扑优化和侧翻碰撞安全性的客车轻量化设计

Lightweight design of passenger cars based on topology optimization and rollover crash safety

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 7

相关文章 2

Metrics

本文评价

推荐阅读 10

[1]	周杉鸿, 陈俊琛. 热塑性弹性体材料在汽车轻量化研究中的应用[J]. 江苏科技信息, 2018, 35(15): 69-71.
[2]	田会杰. 民用飞机铰链支架的拓扑优化实例[J]. 江苏科技信息, 2016, 33(18): 24-26.