一種簡化汽車防撞性的復合結構方法

汽車結構中的復合材料能夠極大地提升汽車的防碰撞性能。使用先進復合材料設計汽車的防碰撞復合結構仍然具有挑戰性。提出了一種新穎的設計策略，將疊層復合材料用于汽車防撞性設計中。引進計算物理量替代效率（CEPS）來預測設計結構的有效性，同時對設計空間進行篩選。引進一種使用Sobol技術的分解方法，得到設計參數的重要性分級方法。為了提高系統魯棒性，使用物理量替代來獲得設計參數的邊界條件。開發典型的S-rail結構標準檢查程序，用于驗證所提方法的有效性。

對于碰撞工況，提出了一種降低增強型碳纖維復合材料（CFRP）復合結構復雜性的方法。該方法分別從設計參數和材料特性兩方面來降低結構的復雜性。開發了物理量替代模型（PSM）來估算極限狀態方程（LSF）。在第1階段中，通過分級設計參數，減少設計參數數量，降低材料的復雜性，同時提高設計效率。在第2個階段中，求解空間辨識（SSI）方法用于確定理想的求解空間，對每個設計樣品，使用這種新穎的設計流程自動生成顯式和隱式的數值仿真結果。通過試驗設計方法，隨后能夠生成表面響應模型（RSM），不再需要額外的工程投入。

將提出的方法在復雜S-rail結構上進行測試。S-rail結構具有不穩定的缺陷，形成了大量的設計空間，保證了該材料特性。在對求解空間影響非常小的情況下，該方法成功地將設計參數由26個減少至8個，將合格的碰撞性S-rail結構設計比例由28.9%提高到85.5%。通過使用基于PSM技術的SSI方法，能夠削減設計空間，有助于縮短早期開發時間。

刊名：Composite Structures（英）

刊期：2015年第129期

作者：S.H. Hesse et al

編譯：何云廷