[发明专利]连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法

权利要求书

1.一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将前纵梁吸能缓冲区按照发动机舱总布置条件和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域A、B、C，所述功能区域A为前纵梁前端到散热器的区域，功能区域A的等厚度区的厚度为t1；所述功能区域B为散热器到发动机前端的区域，功能区域B的等厚度区的厚度为t2；所述功能区域C为发动机前端到发动机后端的区域，功能区域C的等厚度区的厚度为t3；所述功能区域A和功能区域B主要用于产生相对稳定的轴向压溃变形，为主要吸能区域，所述功能区域C与发动机的布置有关，主要用于传递碰撞载荷；

(2)建立前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型；

(3)建立前纵梁吸能缓冲区厚度分布参数化模型的制造条件和几何约束条件的数学模型；

(4)通过改变厚度分布参数化模型的几何参数，前纵梁吸能缓冲区可以演化为具有不同厚度分布形式的变厚度结构；

(5)利用遗传算法优化该结构的几何参数，获得前纵梁吸能缓冲区的最优厚度分布形式。

2.根据权利要求1所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述前纵梁吸能缓冲区的前端与防撞梁连接，发动机舱是由防撞梁、发罩、流水槽和防火墙依次包络而成的内部空间。

3.根据权利要求1所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型由等厚度区的厚度t₁-t₃、厚度过渡区的长度l₁、l₂和位置p₁、p₂七个几何参数构成，厚度分布参数化模型对应的厚度分布函数为：其中，t₁表示功能区域A的等厚度区的厚度，位于前纵梁吸能缓冲区的前段位置；t₂表示功能区域B的等厚度区的厚度，位于前纵梁吸能缓冲区的中间段位置；t₃表示功能区域C的等厚度区的厚度，位于前纵梁吸能缓冲区的后段位置；l_l表示功能区域A与功能区域B之间的厚度过渡区的长度；l₂表示功能区域B与功能区域C之间的厚度过渡区的长度；p_l表示l_l的中点到前纵梁吸能缓冲区最前端的距离；p₂表示l₂的中点到前纵梁吸能缓冲区最前端的距离；x是位置变量，表示某一点到前纵梁吸能缓冲区最前端的距离；L是前纵梁吸能缓冲区的总长度。

4.根据权利要求1所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型应满足以下制造条件和几何约束条件：

(a)过渡区的斜率必须在1:100之内，即相邻两个等厚区的厚度每相差1mm至少需要100mm长的过渡区；(b)前纵梁吸能缓冲区的最大厚度下压量应小于等于50％，即前纵梁吸能缓冲区的最大厚度与最小厚度的比值应小于等于2:1；(c)前纵梁吸能缓冲区的两个过渡区的长度之和应小于等于其总长度L；(d)相邻两个过渡区不能相交，并且过渡区必须分布在前纵梁吸能缓冲区的内部。

5.根据权利要求3所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型应满足的制造条件和几何约束条件对应的数学模型为：其中，t_min和t_max分别表示前纵梁吸能缓冲区的厚度下限和厚度上限。

6.根据权利要求3所述的一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，其特征在于，所述步骤(4)中，当厚度分布参数化模型的几何参数在其设计空间内改变时，前纵梁吸能缓冲区可以演化为具有不同厚度分布形式的变厚度结构；具体情况如下：

1)当厚度分布参数化模型的几何参数满足t₁＝t₂＝t₃时，前纵梁吸能缓冲区转换为传统的等厚度结构，对应的厚度分布函数为：t(x)＝t₁,0≤x≤L；

2)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有0个等厚度区和1个过渡区，厚度分布形式为连续直线型过渡，对应的厚度分布函数为：

3)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有0个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：

4a)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有1个等厚度区和1个过渡区，对应的厚度分布函数为：

4b)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有1个等厚度区和1个过渡区，对应的厚度分布函数为：

5a)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有1个等厚度区和1个过渡区，对应的厚度分布函数为：

5b)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有1个等厚度区和1个过渡区，对应的厚度分布函数为：

6a)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有1个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：

6b)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有1个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：

6c)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有1个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：

7a)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有2个等厚度区和1个过渡区，对应的厚度分布函数为：

7b)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有2个等厚度区和1个过渡区，对应的厚度分布函数为：

7c)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有2个等厚度区和1个过渡区，对应的厚度分布函数为：

8a)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有2个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：

8b)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有2个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：

8c)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有2个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：

9)当厚度分布参数化模型的几何参数满足时，前纵梁吸能缓冲区具有3个等厚度区和2个过渡区，对应的厚度分布函数为：