基于侧碰的车身部件优化设计[外文翻译].rar

附件C：译文

基于侧碰的车身部件优化设计
P.O. Marklund L. Nilsson
原稿接收于2000年2月4日，校订稿接收于2000年3月3日
瑞典林雪平市东南-58183，林雪平大学机械工程学院固体力学系
e-mail:perma@ikp.liu.se,larni@ikp.liu.se

摘要：本文研究了结构优化设计方法运用于汽车侧碰领域这一技术。通过对局部近似和整体近似两种研究方法的比较，最终建议采用整体近似方法作为研究这种瞬载问题的主要手段。并通过显式有限元程序LS-DYNA实现该问题的数值模拟。研究的难点是在不对汽车乘员的安全性造成损害的前提下，如何使位于前后门之间的中立柱的质量最小化。本文所有结果都以萨博95汽车的原装中立柱作为依据。当以线性及二次响应面形式运用整体近似法对上述问题进行研究时，结果显示在不降低安全性能的前提下，中立柱的质量可减小25%。
关键词：优化，响应面，有限元仿真，防撞性能，中立柱

1. 引言
由于相关法规和市场对汽车安全性能要求的不断提高，传统汽车车身的质量可能也会随之增加。与此同时环保要求也会变得越来越严格，因而汽车轻量化在使汽车安全性能和环保性能的相互结合中起到了重要作用。欧盟的汽车生产厂商已经达成一致，计划到2005年使汽车燃料消耗率在1990年的水平上全面提升25%。
汽车安全性能和环保性能两者看似相互矛盾，但事实上有两种方式可以使它们同时得到满足：①通过使用高强度和刚度的新型轻质材料，②进行结构优化设计，即尽可能地提高结构的使用效率。本文将论述第二种方法。
结构优化方法很早就应用于线性分析领域，但对于冲击载荷问题的仿真模拟，反复试验是唯一可选的实现途径。因此本课题的目的在于寻找一种在碰撞条件下对结构进行分析，实现结构优化设计的方法。该方法可以在不损害乘员安全保障的前提下，使汽车前后门之间的部件（中立柱）质量减小，同时又能满足前面提出的安全性能和环保性能要求。
由于汽车碰撞仿真是非常耗时的，此外若一系列的仿真实验得不到满意的结果其代价也很昂贵，因此我们找到的方法必须在保证高效的同时兼顾分析结果的可靠性。为了使本课题具有一组确定的尺寸参数，我们选取萨博95汽车的中立柱作为结构实例。