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·中国机械工程第24卷第23期2013年12月上半月

3260·

基于耐撞性拓扑优化的汽车关键安全件设计

聂昕黄鹏冲陈涛成艾国

湖南大学汽车车身先进制造国家重点实验室，长沙，

410082

摘要:将耐撞性拓扑优化方法应用到车辆实际开发过程中，阐述了基于LS－DYNA显式有限元算法

的耐撞性拓扑优化方法，并给出其迭代求解的数学模型。结合该方法，对某车辆的门槛梁进行40%偏

置碰撞和侧面碰撞的并行拓扑优化，根据优化结果的材料分布情况进行了工程诠释。在整车碰撞有限

元模型中对工程诠释结果进行了验证，结果表明:耐撞性拓扑优化方法行之有效，且拓扑优化结果使得

车辆的碰撞性能有一定的提高

。

关键词:耐撞性;拓扑优化;非线性;显式有限元法

中图分类号:U461．91DOI:

10．3969/j．issn．1004－132X．2013．23．028

TopologyOptimizationofAutomotiveKeySafetyComponentDesignBasedonCrashworthiness

NieXinHuangPengchongChenTaoChengAiguo

StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturerforVehicleBody，

HunanUniversity，Changsha，

410082

Abstract:

ThispaperdiscussedthecrashworthinesstopologyoptimizationmethodbasedonLS－DYNAex-

plicitFEM，andpresentedthemathematicalmodelofiterativesolution．Combinedwiththismethod，

parallelto-

pologyoptimizationwasusedinthevehicle’sthresholdbeamsbasedonthe40%offsetandsideimpactcolli-

sions，andaccordingtotheoptimizedmaterialdistribution，

productstructurewillgivetheengineeringinter-

pretations．Ｒesultsoftheengineeringinterpretationswereverifiedinthefiniteelementmodelofvehiclecolli-

sions．Theresultsshowthat:thecrashworthinesstopologyoptimizationmethodiseffective，

andtheresultsof

topologyoptimizationimprovethevehiclecrashperformance．

Keywords:crashworthiness;topologyoptimization;nonlinearity;

explicitFEM

0引言

车辆C－NCAP星级评价体系的完善，人们对于汽

车碰撞安全性能的认知也日益提高，汽车的安全

随着我国居民汽车保有量的不断提高，国内

性能也如同舒适性和动力经济性，成为了人们购

收稿日期:

2013—03—04

基金项目:广西科学研究与技术开发计划资助项目(桂科攻1);国家“十一五”科技支撑计划资助项目

买汽车时考虑的重要性能之一

。

在车辆传统的设计开发阶段，对于车身关键

安全件的设计都是依靠设计师的经验或类比设计(2009BAE82B01)



LiQingquan，ZhengNianbo，［J］

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