新型功能梯度变截面双六边形吸能盒耐撞性多目标优化设计

来源：振动与冲击杂志2025年第11期北京时间：

作者：熊锋,,，曾书朋zsp099778，王占飞，张帅，王登峰，徐红玉

单位：1.重庆理工大学节能与新能源汽车关键零部件智能制造与控制教育部国际合作联合实验室，重庆400054;2.清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室，北京100084;3.河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳471000;4.吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室，长春130012

摘要：为协同提升车身耐撞安全性与轻量化水平，本文设计并提出一种新型功能梯度变截面双六边形吸能盒，提取其下端形状规则子结构—功能梯度变截面双六边形管（functionally-graded section double-hexagonal tube，FS-DHT）为对象并进行了参数化几何建模；建立了FS-DHT轴向压溃有限元模型并进行了试验验证；比较研究了FS-DHT与传统双六边形直管（straight DHT, S-DHT）、双六边形锥管（conical DHT, C-DHT）轴向压溃耐撞吸能特性优劣；探究了FS-DHT管壁厚、内/外六边形管上、下端面外接圆半径差及梯度指数对其轴向压溃耐撞吸能特性作用规律；结合最优拉丁超立方采样、响应面代理模型和NSGA-II优化算法对FS-DHT进行了耐撞性多目标优化设计及验证，并进一步建立了“保险杠-吸能盒”总成轴向压溃有限元模型并验证了FS-DHT优化前后对集成其结构的功能梯度变截面双六边形吸能盒耐撞性提升效果。结果表明，FS-DHT优化后其比吸能提升了17.69%且初始峰值压溃力降低了10%，同时促成功能梯度变截面双六边形吸能盒吸能量提升了22.25%且保险杠处对应初始峰值压溃力降低了9.14%，取得了良好的耐撞性多目标协同优化效果，为协同提升车身耐撞性与轻量化水平提供了一种行之有效的新结构与新思路。<br>

关键词：功能梯度；变截面；双六边形吸能盒；耐撞性；多目标优化