[实用新型]一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车被动安全领域，尤其涉及一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠。

背景技术

在交通事故中，追尾事故占的比例最高，当发生追尾事故时，对被追尾车内的乘员的安全很重要。所以，汽车后保险杠的耐撞性必须要在汽车设计过程中给予足够的重视。目前，大多数汽车的后保险杠采用材料的是铸铁，耐撞性得到了保证，但是不符合汽车设计的轻量化要求；也有部分汽车采用泡沫材料，虽然达到了轻量化的目的，但是耐撞性明显不足。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠，包含保险杠前盖、保险杠本体和保险杠后盖；

所述保险杠本体采用负泊松比材料制成，用于在汽车发生碰撞时进行吸能；

所述保险杠前盖、保险杠后盖用于相互配合组成壳体将所述保险杠本体固定在其中后和所述汽车的车身相连。

作为本实用新型一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠进一步的优化方案，所述保险杠前盖呈板装，保险杠后盖沿汽车轴向方向的截面为U型；

所述保险杠前盖沿汽车纵向方向上的长1220mm，沿汽车竖直方向上的高为90mm，自身的厚度为1mm；

所述保险杠后盖沿汽车纵向方向上的长1220mm，沿汽车轴向方向上的宽为128mm，沿汽车竖直方向上的高为90mm，自身的厚度为1mm。

作为本实用新型一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠进一步的优化方案，所述保险杠本体沿汽车纵向方向由三层负泊松比单胞元构成，每层负泊松比单胞元的厚度梯度值恒定；

所述负泊松比单胞元呈内凹六边形，其特征参数值分别为：底边长为10.5mm，斜壁长为6.291mm，底边和斜壁夹角为75.5deg，厚度为1mm。

本实用新型还公开了一种基于该功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠的优化方法，包含以下步骤：

步骤1)，利用DOE试验优化方法、参数化建模、有限元分析，拟合出响应面模型；

步骤2)，基于响应面模型运用田口设计稳健性方法对汽车后保险杠进行优化，得到最优的汽车后保险杠前盖厚度、保险杠后盖厚度，及负泊松比单胞元沿纵向方向的厚度梯度。

作为本实用新型一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠的优化方法进一步的优化方案，所述1)包括以下详细步骤：

步骤1.1)，在ISIGHT中，利用最优拉丁超立方实验设计方法，得到N组保险杠前盖、后盖及保险杠本体的负泊松比结构单胞元的厚度梯度参数，N为大于1的自然数、为预先设定的阈值；

步骤1.2)，根据步骤1.1)得到的N组参数，在CATIA中，编制宏程序，建立N组功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠几何模型；

步骤1.3)，在HYPERMESH中，根据步骤1.2)的N组功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠几何模型，建立N组汽车后侧碰撞有限元模型，并通过LSDYNA求解出N组有限元计算结果；

步骤1.4)，利用椭圆基神经网络代理模型方法，根据步骤1.3)的N组有限元计算结果，以保险杠前盖厚度、保险杠后盖厚度、负泊松比单胞元沿轴向方向的梯度和碰撞车速为输入，分别以最大碰撞力、比吸能为输出建立两个椭圆基神经网络代理模型；

步骤1.5)，通过相关系数R²和均方根误差σ_RMSE方法来评价步骤1.4)中得到的两个椭圆基神经网络代理模型的精度，若相关系数R²大于等于0.9且均方根误差σ_RMSE大于等于0.1，说明响应面模型的精度满足要求，则继续执行步骤1.6)；反之，重新执行步骤1.1)至步骤1.4)，直至满足精度要求为止；

所述相关系数R²和均方根误差σ_RMSE的计算公式分别为：

其中，N为样本点数，p为多项式项数，i为第i个样本点，f_i为第i个样本点的有限元分析值，f_i'为第i个样本点的响应面模型计算值，为所有样本点的有限元分析均值。

作为本实用新型一种功能梯度负泊松比结构的汽车后保险杠的优化方法进一步的优化方案，所述2)包括以下详细步骤：