用于汽車鋁合金駕駛室橫梁設計和優化的新方法
2016-12-08 08:09:50
汽車文摘 2016年4期
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用于汽車鋁合金駕駛室橫梁設計和優化的新方法
為了實現汽車輕量化，當前首選的方法是用密度更小的材料替換原有的材料。因此，力學性能較好的鋁制材料正逐漸替代鋼制材料。其中，駕駛室橫梁總成的輕量化設計逐漸成為人們關注的焦點。駕駛室橫梁，即儀表板的支撐體用于將轉向管柱、空調模塊、安全氣囊、電子元件和塑料外殼等部件集成在一起，并在碰撞中起到吸收沖擊能量的作用。為了實現輕量化，在設計駕駛室橫梁時采用鋁制材料替代鋼制材料，同時改變部件厚度或部件的裝配方式等以滿足性能要求。
采用結構優化技術以實現汽車鋁合金駕駛室橫梁的輕量化設計和結構優化。首先，通過拓補優化獲得一個7.53kg的駕駛室橫梁總成的概念設計，并實現總成的理想裝配。然后，通過對駕駛室橫梁總成尺寸和形狀的優化，完成其物理模型的詳細設計。所提出的設計與優化方法兼顧了部件的容許尺寸、振動和噪聲特性，最終通過優化而使總質量減輕了5.1kg。所設計橫梁總成的1階固有頻率和2階固有頻率分別為40.01Hz和44.97Hz。
Mehran Ebrahimi et al. SAE 2015-01-1370.
編譯：黃潭
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