[发明专利]吸能盒、吸能性能优化方法及汽车

说明书

一种吸能盒，包括外壳和三维吸能结构，外壳内具有容置腔，三维吸能结构设置在容置腔内，三维吸能结构由极小值曲面单元经过三维镜像拓展形成，极小值曲面单元由公式经制图软件获取，该公式为:其中，φ_FRD(r)表示一个函数；r表示空间的位置矢量；l表示周期；x、y、z表示三维变量；C表示常量。本发明的吸能盒能有效提高吸能盒的吸能效果，能有效解决在正面碰撞过程中，汽车吸能盒吸能效果不良的问题，能满足市场需求。本发明还涉及一种吸能性能优化方法及汽车。

技术领域

本发明涉及碰撞吸能技术领域，特别涉及一种吸能盒、吸能性能优化方法及汽车。

背景技术

当汽车发生正面碰撞时，如果冲击能量吸收不充分，将会对车内乘员造成较大程度的伤害，而安装在车辆前端的吸能盒对于碰撞能量的吸收起到至关重要的作用。当碰撞发生时，吸能盒开始压溃变形，在短时间之内吸收大量的碰撞能量，缓和了冲击，减少碰撞对车内乘员的伤害；另外，在轻度的正面碰撞时，吸能盒与纵梁的合理匹配，可有效避免车辆纵梁的变形，从而保护了车辆的相关零部件，减少了维修费用，一定程度上提高了维修经济性。

传统的吸能盒采用单一的钣金件制作，重量高，比吸能较低。新型的吸能盒通过填充高效吸能的内芯来提高吸能效果，虽然吸能效果有所提高，但整体吸能效率还是较低，不能满足市场需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种吸能盒，能有效提高吸能盒的吸能效果，能有效解决在正面碰撞过程中，汽车吸能盒吸能效果不良的问题，能满足市场需求。

一种吸能盒，包括外壳和三维吸能结构，外壳内具有容置腔，三维吸能结构设置在容置腔内，三维吸能结构由极小值曲面单元经过三维镜像拓展形成，极小值曲面单元由公式经制图软件获取，该公式为:

其中，φ_FRD(r)表示一个函数；r表示空间的位置矢量；l表示周期；x、y、z表示三维变量；C表示常量。

在本发明的实施例中，上述吸能盒还包括法兰端板，该外壳的端部固定在该法兰端板上，该法兰端板上设有多个连接孔。

在本发明的实施例中，上述外壳包括第一侧板、第二侧板、第三侧板和第四侧板，该第一侧板与该第二侧板相对设置，该第三侧板与该第四侧板相对设置，该第三侧板和该第四侧板连接于该第一侧板与该第二侧板之间，该第一侧板和该第二侧板均设有一个第一诱导槽，该第一诱导槽沿着该第一侧板或该第二侧板的宽度方向设置，该第三侧板和该第四侧板均设有一个第二诱导槽和一个第三诱导槽，该第二诱导槽和该第三诱导槽沿着该第三侧板或该第四侧板的宽度方向设置。

在本发明的实施例中，上述第一诱导槽与该法兰端板之间的间距大于该第二诱导槽与该法兰端板之间的间距；该第三诱导槽与该法兰端板之间的间距大于该第一诱导槽与该法兰端板之间的间距。

在本发明的实施例中，上述第一侧板与该第二侧板的宽度相同，该第三侧板与该第四侧板的宽度相同，该第一侧板和该第二侧板的宽度均大于该第三侧板和该第四侧板的宽度。

在本发明的实施例中，上述外壳和该三维吸能结构由铝制合金制成。

本发明还提供一种吸能性能优化方法，该方法对上述的吸能盒的外壳的壁厚、极小值曲面单元的壁厚以及C值的大小三个设计变量进行优化，每一组该设计变量对应一组单位比吸能及最大峰值力，该方法包括：

采用全因子试验设计方法设计多个试验点，将试验点对应的该设计变量代入LS-DYNA求解器进行计算，获得多组单位比吸能及最大峰值力的计算结果，并将所有计算结果输入到克里金代理模型中；

针对试验点的计算结果，采用拉丁方取样法在多个试验点中选取多个样本点，将样本点对应的该设计变量输入LS-DYNA求解器重新计算，将该次计算结果输入到克里金代理模型中对两次计算的结果进行对比，根据对比结果来确定克里金代理模型的精确度；