[发明专利]一种基于负泊松比结构的汽车B柱及其优化方法在审
申请号: | 201911036403.0 | 申请日: | 2019-10-29 |
公开(公告)号: | CN110837674A | 公开(公告)日: | 2020-02-25 |
发明(设计)人: | 赵宏宇;周小川;赵万忠;王巍巍 | 申请(专利权)人: | 南京航空航天大学 |
主分类号: | G06F30/15 | 分类号: | G06F30/15;G06F30/23;G06N3/12;B62D25/04;G06F111/04;G06F111/06 |
代理公司: | 江苏圣典律师事务所 32237 | 代理人: | 贺翔 |
地址: | 210016 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 泊松比 结构 汽车 及其 优化 方法 | ||
本发明公开了一种基于负泊松比结构的汽车B柱及其优化方法,包含:B柱外板,B柱内板及负泊松比结构;所述B柱包含:外板上部和外板下部,二者焊接而成;所述B柱外板与B柱内板固定连接;所述负泊松比结构由内凹六边形负泊松比单胞阵列而成,置于B柱外板与B柱内板之间,分别与B柱外板和B柱内板固定连接。本发明使得汽车侧面碰撞中B柱的侵入量和侵入速度得到显著降低,有效改善了侧面耐撞性。
技术领域
本发明属于汽车被动安全技术领域,具体指代一种基于负泊松比结构的汽车B柱及其优化方法。
背景技术
在汽车各种碰撞形式当中,侧面碰撞为最典型的事故类型之一。由于B柱是侧面碰撞中主要的安全结构件之一,需要对B柱的结构进行优化设计,改善其耐撞性能,这对于保障汽车碰撞中乘客的人身安全、减少伤亡率具有重要意义。
例如中国发明专利申请号为CN201610309331.2,名称为“一种汽车B柱的加强结构”中本发明提供了一种汽车B柱的加强结构,该加强结构包括加强板一和加强板二,加强板一和加强板二均沿纵向布置在B柱内板和B柱外板之间,加强板一和B柱外板之间形成有腔体一,加强板二与B柱外板之间形成有腔体二,加强板一和加强板二相互搭接并与B柱内板之间形成有腔体三,通过对加强板一和加强板二的结构及位置进行合理设计,使得汽车B柱内形成多个腔体结构,从而提高了汽车B柱的抗弯性能。但此方法提升B柱耐撞性的程度有限,同时不利于实现汽车轻量化。
发明内容
针对于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于负泊松比结构的汽车B柱及其优化方法,以解决现有技术中汽车B柱侵入量过大、耐撞性能不足等问题。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明的一种基于负泊松比结构的汽车B柱,包含:B柱外板,B柱内板及负泊松比结构;
所述B柱外板采用拼焊板结构,包含:外板上部和外板下部,二者焊接而成;所述B柱外板与B柱内板固定连接;
所述负泊松比结构由内凹六边形负泊松比单胞阵列而成,置于B柱外板与B柱内板之间,分别与B柱外板和B柱内板固定连接,用于车辆碰撞时吸收能量。
优选地,所述外板上部和外板下部的厚度分别为1.0mm和1.1mm。
优选地,所述B柱内板厚度为0.9mm。
优选地,所述B柱外板与B柱内板通过焊接方式与车身固定连接。
优选地,所述负泊松比单胞单胞宽度15mm、壁板高度2.5mm、单胞高度9mm、斜壁板与横壁板的夹角60度、壁板厚度1mm。
本发明的一种基于负泊松比结构的汽车B柱的优化方法,包括步骤如下:
步骤1:分别建立B柱外板、B柱内板和负泊松比结构的模型,并将上述模型进行几何清理和网格划分后组合成B柱模型,设置各初始值如下:B柱外板,上部分与下部分厚度分别为1.0mm和1.1mm,B柱内板厚度为0.9mm,负泊松比单胞宽度15mm、壁板高度2.5mm、单胞高度9mm、斜壁板与横壁板的夹角60度、壁板厚度1mm;
步骤2:利用最优拉丁超立方实验设计方法,对设计变量在变化范围内选取60组样本点,设计变量包括:负泊松比结构的五个变量单胞宽度a、壁板高度b、单胞高度h、斜壁板与横壁板的夹角j、壁板厚度t,B柱外板的下部厚度t1、上部厚度t2和B柱内板厚度t3,变化范围依次为:a:10-20mm,b:1.5-3.5mm,h:8-10mm,j:40-80度,t:0.5-1.5mm,t1:1-1.1mm,t2:0.9-1mm,t3:0.8-0.9mm;
步骤3:根据选取的样本点,分别建立60组防撞车门有限元整车侧面碰撞模型,并进行计算;
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