[发明专利]一种基于行人保护的负泊松比吸能结构的优化方法

摘要

本发明公开了一种基于行人保护的负泊松比吸能结构的优化方法，其中，通过参数化建模方法对负泊松比吸能结构进行建模，进一步利用CAE碰撞仿真并基于最优拉丁方试验设计和响应面法构建出最大剪切位移、胫骨上端最大加速度、膝关节最大弯曲角度和比吸能等参数的四阶响应面模型，以比吸能和小腿胫骨最大加速度作为优化目标，以膝关节最大弯曲角度和最大剪切位移为约束条件，采用SORM可靠性方法及AMGA算法对负泊松比结构的单胞参数进行基于6σ的稳健性分析，缩短了产品开发成本和时间，并且提高了优化的可靠性和准确性。

主权项

1.一种基于行人保护的负泊松比吸能结构的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)，在ISIGHT优化软件中，选取最优拉丁超立方设计方法，在各个设计变量参数预设的阈值范围内均匀选取N组设计样本点，所述设计变量参数分别为底边D、高度H、夹角α和壁厚T，N为大于0的自然数；步骤2)，根据选取的设计样本点，在CATIA软件中建立N组负泊松比吸能结构的CAD模型；步骤3)，将N组负泊松比吸能结构的CAD模型导入HYPERMESH软件中，对其进行几何清理和网格划分，并设置负泊松比吸能结构的材料和厚度；步骤4)，将预设的汽车模型和预设的行人保护的小腿模型导入HYPERMESH中，设置小腿模型距离地面的高度、小腿模型与汽车模型保险杠蒙皮之间的碰撞速度，约束车辆后端节点的6个自由度，同时定义小腿模型和汽车模型之间的接触和输出；步骤5)，通过RBE2分别建立每一个负泊松比吸能结构和汽车模型保险杠横梁的连接关系；对于每一个负泊松比吸能结构，计算其对应的汽车模型和小腿模型之间碰撞时小腿模型的小腿胫骨最大加速度、膝关节最大弯曲角度、膝关节最大剪切位移、吸能结构重量和吸收能量；步骤6)，利用基于完全搜索技术的高阶响应面法，以N组负泊松比吸能结构对应的底边D、高度H、夹角α和壁厚T作为输入，N组负泊松比吸能结构对应的小腿胫骨最大加速度a、膝关节最大弯曲角度θ、最大剪切位移x和比吸能SEA作为输出，构建以下四个响应面模型：小腿胫骨最大加速度响应面模型、膝关节最大弯曲角度响应面模型、最大剪切位移响应面模型和比吸能SEA响应面模型；步骤7)，分别计算出四个响应面模型拟合的相关系数R²和均方根误差σ_RMSE；步骤8)，对于每一个响应面模型，将其相关系数R²、均方根误差σ_RMSE分别和预设的第一阈值、预设的第二阈值进行比较；若四个响应面模型的相关系数R²均大于等于预设的第一阈值、均方根误差σ_RMSE小于等于预设的第二阈值，执行步骤9)；否则重新执行步骤1)至步骤7)，直至四个响应面模型的相关系数R²均大于等于预设的第一阈值、均方根误差σ_RMSE均小于等于预设的第二阈值；步骤9)，以小腿胫骨最大加速度和比吸能为优化目标，膝关节最大弯曲角度θ、最大剪切位移x为系统约束条件，以底边D，高度H，夹角α和壁厚T为设计变量，建立6σ稳健性优化数学模型：步骤10)，根据建立的6σ稳健性优化数学模型,采用二阶可靠性方法和存挡微遗传算法对底边D、高度H、夹角α和壁厚T进行基于6σ的稳健性优化，得到满足6σ的质量水平和可靠性的Pareto解集；步骤11)，从Pareto解集中选取一组最优妥协解后输出。