为解决汽车低速正面碰撞时,防撞梁变形过大超过极限空间,吸能盒吸能不足等问题。重建汽车前防撞系统原始结构,利用混合元胞自动机对其实施碰撞拓扑优化,获得了最佳的材料分布,将防撞梁设计成截面为"目"字形的铝型材,并带有侧翼加强的吸能盒新结构。对新结构方案进行三维模型重建,并将其参数化,搭建了基于ISIGHT优化平台,对设计变量自动寻优求解。研究结果表明新结构设计方法可以得到合理的前防撞系统形状和尺寸,提高汽车低速碰撞的耐撞性指标。

为提高轿车前防撞系统低速耐撞性,首先进行前防撞梁和吸能盒正面低速碰撞仿真和分析,结果表明原结构存在吸能盒能量吸收不足、防撞梁变形过大、超过极限空间等设计缺陷,需重新优化设计。然后搭建基于Isight、CATIA、HyperMesh、LS-DYNA的优化设计仿真平台进行优化设计,即以零件长度、壁厚尺寸为设计变量,以比吸能最大化为优化目标,以碰撞力小于180 kN、防撞梁位移小于200 mm、吸能盒变形小于180 mm为约束条件,进行优化设计。最后通过对新设计的防撞梁和吸能盒进行低速碰撞性能验证,证明了优化方法的高效性和可行性。