帶有規(guī)則紋路薄壁管的抗撞性分析與優(yōu)化設計.pdf

1、汽車、火車、輪船和飛機等交通工具在發(fā)生碰撞事故時，其吸能元件吸收了大部分能量，因此其吸能元件的抗撞性能已經越來越被廣大的設計人員重視。吸能元件的好與壞直接關系到上述交通工具的好與壞，同時也關系到使用者的人身安全。目前抗撞性領域基本上都采用光滑薄壁殼作為吸能元件，而對帶有規(guī)則紋路薄壁殼的研究很少。 傳統(tǒng)的抗撞性研究方法都是通過重復試驗來進行設計改進，其工程成本極高，研究周期也很長。為此本文應用了目前高性能的計算機技術和有限元數值模

2、擬技術，結合結構優(yōu)化方法，從以下幾個主要方面對薄壁結構進行了抗撞性數值分析與優(yōu)化設計。 (1)應用大型有限元軟件ANSYS/LS-DYNA的參數化建模方法，建立了薄壁管數值仿真模型，并對其進行了大量的數值模擬計算，分析其在沖擊載荷下吸能的變化情況。 (2)以多邊形截面光滑薄壁管和第一類規(guī)則紋路薄壁管的最大吸能為結構優(yōu)化目標，采用了離散變量搜索方法－斐波那契搜索法，對兩種薄壁結構進行了優(yōu)化求解。 (3)以第二類規(guī)則

3、紋路薄壁管的最大吸能為結構優(yōu)化目標，采用了響應面的方法擬合了其目標函數，并采用二次規(guī)劃算法對優(yōu)化模型進行求解。 (4)為方便設計人員對規(guī)則紋路薄壁進行優(yōu)化設計，編制了帶有設計界面的綠色優(yōu)化設計軟件，極大地提高了設計者的優(yōu)化效率。 通過應用數值模擬與結構優(yōu)化對規(guī)則紋路薄壁管進行抗撞性優(yōu)化設計表明，帶有規(guī)則紋路薄壁管在抗撞性上比光滑薄壁管有不可比擬的優(yōu)良性能。此研究內容為尋求優(yōu)良的吸能元件方面提供了一個新的方向，同時為提高各