陈 静，唐傲天，田 凯，刘 震

（1.吉林大学，汽车仿真与控制国家重点实验室，长春 130022； 2.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛 266000）

前言

防撞梁作为车身重要部件，在采用复合材料对其进行轻量化设计的同时还要满足安全性能要求。目前，对防撞梁的研究已较为广泛。Belingardi等［1］以E-Glass／epoxy材料挤压成型的防撞梁为模型，采用ABAQUS软件进行低速碰撞仿真，变形模式变为逐级压溃。Cheon等［2］采用三点弯曲试验确定玻璃纤维增强复合材料防撞梁的最优铺层结构。吉林大学的Wang等［3］利用钢材料原有防撞梁模型，对于铝合金材料的防撞梁进行拓扑和尺寸形状优化。刘頔等［4］分析了碳纤维材料用于新能源乘用车车身的生产工艺、连接技术及其经济性。

本文中针对某车型的碳纤维复合材料的防撞梁，首先对其建立有限元模型并进行碳纤维结构铺层、厚度、截面的设计，之后对厚度进行多目标优化实现防撞梁结构的轻量化。

1 原钢制防撞梁碰撞性能分析与实验验证

1.1 模型搭建

首先利用CATIA并根据低速碰撞仿真标准建立碰撞器几何模型和汽车前端结构几何模型，且用前处理软件HyperMesh完成对汽车前端结构仿真分析模型的建立。碰撞器采用实体单元，单元尺寸20 mm；保险杠防撞梁采用BT壳单元，网格单元尺寸10 mm；部件之间的焊点采用Beam单元。汽车前端结构有限元碰撞仿真模型如图1所示，模型共有24 788个节点，28 862个单元。碰撞器材料设置为20号刚体材料模型，弹性模量、密度和泊松比采用钢的性能参数；……