[发明专利]基于“高-低-高”波形的汽车前端结构正向设计方法

权利要求书

1.一种基于“高-低-高”波形的汽车前端结构正向设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)定义碰撞波形的设计参数

以车辆加速度-位移域三梯形波作为目标波形优化基础，选取6个位移域宽度参数d₁、d₂、d₃、d₄、d₅、d₆和3个加速度峰值宽度参数a₁、a₂、a₃，6个位移域对应的时间域为t₁、t₂、t₃、t₄、t₅、t₆；

以及车体前端吸能总空间D_v；

2)基于遗传算法与车辆-乘员单自由度碰撞模型进行目标波形优化

根据

以a₁、a₂、d₁、d₂、d₃、d₄和d₅为波形的设计变量，求解a₃和d₆，并将位移域的三梯形波转化到时间域，如公式(3)：

优化算法的参数如下：

a_omax为乘员加速度峰值，[C₁,C₂]为a₁、a₂的搜索范围，v₀为碰撞初始速度，D_v为车体前端吸能总空间，k为约束系统等效刚度，P₀为初始种群数，P_c为交叉概率，P_m为变异概率，MAXGEN为最大迭代次数；

3)子结构的确定

根据吸能量，将车体前端结构分解出对车辆碰撞波形影响较大的子结构，将这部分子结构作为设计目标，确定结构形式；

4)子结构参数设计

根据所选取的车体前端吸能总空间以及目标波形，根据各子结构在位移域上划分的位置与长度，计算得到子结构的设计参数，包括长度及截面尺寸。

2.根据权利要求1所述的汽车前端结构正向设计方法，其特征在于，

车体前端吸能总空间D_v为车辆前端可变形区域长度乘以压缩系数，压缩系数取0.75。

3.根据权利要求1所述的汽车前端结构正向设计方法，其特征在于，

所述设计将碰撞波形总吸能量划分为第二层吸能量及其余层吸能量，所述第二层吸能量包含防撞梁、吸能盒、前纵梁各子结构的吸能量，基于能量守恒原理得到目标波形对应的第二层吸能量曲线，根据各子结构在位移域上划分的位置与长度计算得到子结构的设计目标，从而确定断面的具体参数。

4.根据权利要求3所述的汽车前端结构正向设计方法，其特征在于，

所述吸能盒选取为四胞管结构，长度为L_b，截面边长为b，厚度为h_b；

所述前纵梁选取设置有诱导槽的帽形截面梁结构，由“几”字形的帽形梁板和腹板组成，其中，与吸能盒相邻的没有诱导槽的一段为前纵梁第一段，总长度为L₁，帽形截面宽为f₁，帽形截面长为e₁，翼缘长为c₁，帽型梁板和腹板厚均为h₁；前纵梁第二段，总长度为L₂，帽形截面宽为f₂，帽形截面长为e₂，帽型梁板厚度为h₂，腹板厚度为h₃，翼缘长度为c₂。

5.根据权利要求3或4所述的汽车前端结构正向设计方法，其特征在于，

所述设计在吸能盒前端加刚性墙，另刚性墙沿X轴正方向以1m/s匀速运动，在前纵梁后端添加约束。