[发明专利]一种新型花瓣负泊松比保险杠系统及其多学科优化方法

权利要求书

1.一种新型花瓣负泊松比保险杠系统，其特征在于包括蒙皮、吸能块覆盖板、花瓣负泊松比吸能块、横梁覆盖板、花瓣负泊松比保险杠横梁、吸能盒

所述保险杠横梁为圆弧形状的立体负泊松比结构，由大量结构方向相同的花瓣元胞结构周期规则布置构成，且相对于车辆纵向的两面焊接有两块所述横梁覆盖板；

所述横梁覆盖板在车辆纵向前方的一块与所述吸能块覆盖板焊接在一起，后方的一块与所述吸能盒的前端焊接在一起；

所述吸能盒的后端与车辆的车架焊接在一起；

所述横梁吸能块同样为圆弧形状的立体负泊松比结构，由大量结构方向相同的花瓣元胞结构周期规则布置构成，但整体尺寸小于保险杠横梁，且相对于车辆纵向的两面焊接有两块所述吸能块覆盖板；

所述吸能块覆盖板在车辆纵向前方的一块与所述蒙皮铆接在一起，后方的一块与所述横梁覆盖板焊接在一起；

所述横梁吸能块为圆弧形状的立体负泊松比结构，由大量结构方向相同的内花瓣元胞结构周期规则布置构成，安装在所述保险杠横梁和蒙皮之间的空间中，与蒙皮通过铆钉连接，与保险杠横梁焊接在一起。

2.根据权利要求1所述的新型花瓣负泊松比保险杠系统，其特征在于，所述保险杠横梁和横梁覆盖板均采用铝合金材料制成，用于提高系统耐撞性；所述横梁吸能块和所述吸能块蒙版均采用聚丙烯材料制成，用于保护行人。

3.根据权利要求2所述的新型花瓣负泊松比保险杠系统，其特征在于，所述新型花瓣负泊松比保险杠系统中的保险杠横梁与现有车辆的刚性保险杠横梁具有相同的外形和尺寸。

4.一种新型花瓣负泊松比保险杠系统的多学科优化方法，基于权利要求1-3中任意一项所述系统，其特征在于，包含以下步骤：

(1)基于ISIGHT软件建立新型花瓣负泊松比保险杠系统有限元模型、汽车正面碰撞有限元模型、行人小腿有限元模型和刚性墙有限元仿真模型；

(2)确定新型花瓣负泊松比保险杠系统的参数和系统与行人碰撞和发生正面碰撞的性能评价指标(即优化目标)；

(3)根据步骤(2)确定的系统参数和评价指标，对每个参数分别取三个水平的值进行试验，即最大变动量、最小变动量和中间值，得到试验数据，分析每个参数的灵敏度，选取对应的设计变量；

(4)基于步骤(3)中的优化目标和设计变量选取结果，加入保险杠质量作为轻量化目标，建立各个优化目标与设计变量之间的近似模型；

(5)结合步骤(4)中建立的近似模型，基于多学科优化方法建立新型保险杠优化模型；

(6)通过ISIGHT软件搭建优化模型，基于步骤(1)建立的有限元模型进行新型花瓣负泊松比保险杠系统的参数优化。

5.根据权利要求4所述的新型花瓣负泊松比保险杠系统的多学科优化方法，其特征在于，所述步骤(2)中确定的系统参数为：吸能块的单胞底边长D_abs、吸能块的单胞底边和斜边夹角θ_abs、吸能块的单胞高度H_abs、吸能块的单胞壁厚T_abs、保险杠横梁的单胞底边长D_bum、保险杠横梁的单胞底边和斜边夹角θ_bum、保险杠横梁的单胞壁厚T_bum、保险杠横梁的单胞斜边长L_bum；行人碰撞下的性能评价指标为：胫骨最大加速度(ACC_p)、膝部最大剪切位移(S_p)、膝部最大弯曲角(Ben)、行人碰撞保险杠系统吸能量(E_p)；正面碰撞下的性能指标为：驾驶员座椅下方加速度(ACC_c)、蒙皮纵向侵入位移(S_c)、刚性墙作用力(F_w)、正碰保险杠系统吸能量(E_c)。