基于元胞自动机的变厚度薄壁梁侧向耐撞性优化设计方法

来源：计算力学学报杂志2016年第4期北京时间：

作者：刘书田,刘杨,童泽奇

单位：大连理工大学 运载工程与力学学部 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 运载工程与力学学部 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 运载工程与力学学部 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024

摘要：薄壁结构是汽车等运载工具的重要防护装置，除了其轴向防撞能力外，侧向耐撞性能分析与提升方式也非常重要。研究基于薄壁结构厚度合理分布的侧向耐撞性能提升方式和建立基于元胞自动机的变厚度薄壁梁侧向耐撞性优化方法。以汽车B柱受力环境和性能要求为设计需求，首先利用所建立的方法给出了连续变厚度的薄壁梁厚度分布设计，其性能较常规的等厚度薄壁梁最大侵入位移大幅下降（下降82%），验证了变厚度设计的有效性；然后，考虑单向变厚度便于柔性轧制工艺制成TRB，给出了轴向连续变厚度薄壁梁的厚度分布设计，该设计较等厚度梁最大侵入位移下降73%；与连续变厚度梁相比，在侵入位移降低量略小的情况下，实现了可制造性。设计实例表明本文提出的连续变厚度设计能够有效提高侧向耐撞性能，所建立的方法能够获得合理的厚度分布设计，是有效的耐撞性优化设计方法。

关键词：冲击吸能,薄壁结构,变厚度板,结构优化,元胞自动机,

基金资助：国家自然科学基金（11332004，11172052）；中航工业产学研合作创新工程（CXY2013DLLG32）；111引智计划（B14013）资助项目.