基于多目标优化的车身前端结构耐撞性和轻量化设计

摘要

为了解决车身前端结构耐撞性和轻量化之间的矛盾,通过分析正面碰撞过程中力的传递路径和能量分布,筛选出对碰撞性能影响较大的部件作为优化设计对象.将所选部件的材料和厚度作为设计变量,建立结构耐撞性和轻量化多目标优化问题的数学模型,以部件总质量和总吸能量作为优化目标、加速度峰值和前围板入侵量作为约束条件进行优化分析,得出所选部件材料和厚度的最优组合.优化后,车身前端结构质量减轻3.5％,总的吸能量增加8.9％,加速度峰值降低14.7％,前围板入侵量减少8.7％.不仅提高了汽车正面碰撞的耐撞性,且实现了车身前端结构的轻量化.