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题名基于耐撞性拓扑优化的TS级可导向防撞垫设计
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作者
谭舜
雷正保
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机构
长沙理工大学汽车与机械工程学院
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出处
《机械设计》
北大核心
2025年第4期27-32,共6页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52072048)
湖南省重点领域研发计划项目(2019SK2174)。
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文摘
JTG B05-01—2013《公路护栏安全性能评价标准》对公路防撞垫提出了更高的要求,严格规定了小型客车对防撞垫的各项碰撞条件(正碰、偏碰、斜碰、正向侧碰)和评价指标。文中基于混合元胞自动机的耐撞性拓扑优化方法,提出吸能盒的拓扑优化结构。通过正交试验设计对吸能盒横截面的参数进行优化,再结合稳健性设计确定吸能盒横截面各因素水平的最佳组合,使吸能效果达到最佳。参考上述标准的碰撞条件,通过有限元仿真分析,将稳健性优化后的防撞垫与优化前的防撞垫加速度进行对比,结果表明:稳健性试验后的正碰工况下的防撞垫最大加速度减小了18 m/s^(2),偏碰和斜碰工况下也满足安全标准,且防撞等级满足TS级安全防护标准。
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关键词
可导向防撞垫
耐撞性拓扑优化
正交试验设计
有限元仿真
稳健性设计
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Keywords
re-directive anti-crash cushion
topological optimization of crashworthiness
orthogonal experimental design
finite-element simulation
robustness design
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分类号
U467.1
[机械工程—车辆工程]
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题名基于碰撞安全性的可导向防撞垫设计
被引量：4
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作者
雷正保
陈小勇
张家波
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机构
长沙理工大学汽车与机械工程学院
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出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第2期475-479,共5页
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基金
国家自然科学基金重点项目(51675059)资助。
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文摘
针对目前可导向防撞垫的吸能单元在碰撞变形过程中挤压两侧波形板而导致波形板散落造成二次损伤的现状,从而提出了一种"H"型的吸能单元构型。根据我国《公路护栏安全性能评价标准》(JTGB05-01-2013)评价标准,设计了一种满足80 km/h碰撞速度的TA级可导向防撞垫,并通过建立车辆-防撞垫有限元仿真模型结合碰撞仿真试验,对TA级可导向防撞垫的碰撞安全性进行综合分析。结果表明,仿真计算所得车辆运行轨迹没有出现侧翻、攀爬和骑跨等现象,各碰撞工况车体的最大加速度分别为:17.3g、16.5g、14.6g、8.1g,满足碰撞安全性法规的评定标准要求。
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关键词
可导向防撞垫
吸能单元
有限元
碰撞安全性
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Keywords
Re-directive crash-cushion
Energy absorbing unit
Finite element
Collision safety
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分类号
U417.12
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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题名超弹性可导向防撞垫设计
被引量：3
- 3
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作者
雷正保
周伟正
涂晓威
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机构
长沙理工大学大型结构碰撞实验室
长沙理工大学汽车与机械工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2021年第10期35-40,88,共7页
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基金
国家自然科学基金(52072048)
湖南省重点领域研发计划项目(2019SK2174)。
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文摘
基于耐撞性拓扑优化方法以及稳健性设计方法,设计出了一种高等级超弹性可导向防撞垫,可在实现轻量化要求的同时实现可导向防撞垫整体质量最优。以实现能量吸收最大化为优化设计目标,对防撞垫的吸能单元进行耐撞性拓扑优化分析,确定吸能单元的最优传力路径,提取构型清晰的吸能单元;对建立的可导向防撞垫有限元模型进行了碰撞安全性验证。将试验车辆的角度、速度、质量的不确定性作为噪声因子,基于稳健性设计方法,确定了可导向防撞垫吸能单元的最优尺寸。结果表明:耐撞性拓扑优化方法和稳健性设计方法行之有效,TS级超弹性可导向防撞垫能够满足现行评价标准要求。
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关键词
拓扑优化
稳健性
可导向防撞垫
噪声因子
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Keywords
topology optimization
robustness
re-directive crash cushion
noise factor
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分类号
U467.1
[机械工程—车辆工程]
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题名基于拓扑优化的TS级可导向防撞垫设计
被引量：1
- 4
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作者
孙宇浩
雷正保
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机构
长沙理工大学大型结构碰撞实验室
长沙理工大学汽车与机械工程学院
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出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期993-998,共6页
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基金
国家自然科学基金项目(52072048)
湖南省重点领域研发计划(2019sk2174)资助。
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文摘
为解决现有可导向防撞垫设计方法单一的问题,设计出符合当前法规要求的可导向防撞垫,以耐撞性拓扑优化方法为基础方法,通过建立汽车-防撞垫模型并对其正碰工况下进行拓扑优化分析,从中提取出吸能单元的基础构型,以正碰时汽车质心加速度大小作为评价指标,采用正交设计和稳健性设计方法对吸能单元的尺寸做出进一步优化,最终得到吸能单元的最优尺寸。仿真试验结果表明,以耐撞性拓扑优化为基础的设计方法行之有效,所设计出的TS级可导向防撞垫符合现行要求。
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关键词
拓扑优化
可导向防撞垫
稳健性设计
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Keywords
Topology optimization
Guiding anti-collision pad
Robustness design
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分类号
U467.1
[机械工程—车辆工程]
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题名剪切挤胀吸能式可导向防撞垫的优化设计
- 5
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作者
熊祥雨
雷正保
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机构
长沙理工大学汽车与机械工程学院
长沙理工大学大型结构碰撞实验室
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出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1174-1180,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(52072048)
湖南省重点领域研发计划项目(2019SK2174)资助。
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文摘
将耐撞性拓扑优化结果与剪切挤胀吸能思想结合,提出一种剪切挤胀吸能式可导向防撞垫,再基于稳健性设计方法,获取其最优结构参数。首先,利用耐撞性拓扑优化获取最佳传力路径;其次,将剪切挤胀吸能思想融入到防撞垫的设计中,从而提出一种剪切挤胀吸能式可导向防撞垫,再利用有限元模型基于稳健性设计方法,确定防撞垫吸能单元的最优尺寸。结果表明,剪切挤胀吸能式可导向防撞垫对碰撞车辆和乘员能提供更好的保护。
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关键词
剪切
挤胀
拓扑优化
稳健性
可导向防撞垫
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Keywords
Shearing
Extrusion expansion
Topology optimization
Robustness
Re-directive crash cush
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分类号
U417.1
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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题名基于极小曲面夹层结构的新型高速公路防撞垫设计研究
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作者
孙楠
周开发
王帅
马雯怡
郭东灵
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机构
重庆交通大学土木工程学院
重庆交通职业学院智能制造与汽车学院
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出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期1395-1401,共7页
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基金
重庆市自然科学基金面上项目(cstc2019jcyj-msxmX0516)
重庆市教委科技项目(KJZD-K201905701)资助。
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文摘
针对传统防撞垫结构对车辆造成的碰撞力过大问题,设计了一种基于单周期极小曲面(Singly Periodic Minimal Surface,SPMS)的夹层结构的新型可导向防撞垫。首先,利用Mathematica探究了SPMS隐函数表达式中a、b、c三个参数的改变对结构形式的影响规律。然后,对SPMS结构进行准静态压缩有限元仿真。最后,建立车辆-防撞垫碰撞模型系统,在100 km/h的车速下进行了实车碰撞仿真。研究结果表明:参数a、b的改变会使结构呈现周期性旋转对称变化,参数c的改变会改变SPMS结构亏格的大小,最终确定参数a、b、c的最优值分别为1、0.3、0。通过实车碰撞模拟,与传统防撞垫相比,新型防撞垫在正碰、侧碰工况下,峰值碰撞力分别下降了37.5%和18.8%。该新型防撞垫能够有效降低碰撞力,同时吸收冲击破坏下的巨大能量,具有良好的工程借鉴价值。
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关键词
单周期极小曲面
可导向防撞垫
耐撞性能
有限元方法
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Keywords
SPMS
Guiding crash cushion
Collision resistance
Finite element method
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分类号
U417.12
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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