一种简化汽车防撞性的复合结构方法

汽车结构中的复合材料能够极大地提升汽车的防碰撞性能。使用先进复合材料设计汽车的防碰撞复合结构仍然具有挑战性。提出了一种新颖的设计策略，将叠层复合材料用于汽车防撞性设计中。引进计算物理量替代效率（CEPS）来预测设计结构的有效性，同时对设计空间进行筛选。引进一种使用Sobol技术的分解方法，得到设计参数的重要性分级方法。为了提高系统鲁棒性，使用物理量替代来获得设计参数的边界条件。开发典型的S-rail结构标准检查程序，用于验证所提方法的有效性。

对于碰撞工况，提出了一种降低增强型碳纤维复合材料（CFRP）复合结构复杂性的方法。该方法分别从设计参数和材料特性两方面来降低结构的复杂性。开发了物理量替代模型（PSM）来估算极限状态方程（LSF）。在第1阶段中，通过分级设计参数，减少设计参数数量，降低材料的复杂性，同时提高设计效率。在第2个阶段中，求解空间辨识（SSI）方法用于确定理想的求解空间，对每个设计样品，使用这种新颖的设计流程自动生成显式和隐式的数值仿真结果。通过试验设计方法，随后能够生成表面响应模型（RSM），不再需要额外的工程投入。

将提出的方法在复杂S-rail结构上进行测试。S-rail结构具有不稳定的缺陷，形成了大量的设计空间，保证了该材料特性。在对求解空间影响非常小的情况下，该方法成功地将设计参数由26个减少至8个，将合格的碰撞性S-rail结构设计比例由28.9%提高到85.5%。通过使用基于PSM技术的SSI方法，能够削减设计空间，有助于缩短早期开发时间。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第129期

作者：S.H. Hesse et al

编译：何云廷