刘陈,孙后环

(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京 211800)

0 引言

为实现保险杠系统的轻量化，要保证良好的碰撞性能。低速碰撞是各种碰撞事故中发生频率最高的[1]，此种工况下，保险杠系统的优化凸显出重要性。实车碰撞是评估汽车碰撞安全性能最准确的途径，但周期长、成本高，为此有限元碰撞仿真技术成为有效验证方法。

国外对保险杠的研究起步较早、发展较快。UIKEY等[2]使用LS-DYNA软件分析保险杠碰撞性能，结合参数化试验设计，得到满足碰撞法规的初级结构模型。HILMANN等[3]建立了大型车辆对可变形壁障的碰撞仿真，基于拉丁超立方采样，遗传算法优化和敏感性分析，优化保险杠系统。SZABO和WELCHER[4]在保险杠系统碰撞过程中的动力学响应进行评估，同时给出了汽车在不同工况下的加速度、位移等与时间响应历程。

国内研究一般采用有限元分析方法，对有限元模型进行多工况的模拟仿真。顾力强等[5]以国产某轿车保险杠系统为参照，建立有限元模型，完成低速碰撞的仿真，以实车碰撞验证了模型仿真的准确性。北京理工大学李超超等[6]通过改变吸能盒截面、诱导槽数量等结构形状，研究吸能盒对保险杠系统吸能特性的影响。

以上对保险杠系统结构参数优化不够全面，本文作者在碰撞条件下对多个参数优化。建立某保险杠系统的有限元模型，进行保险杠系统的正面低速碰撞仿真，并对模型进行验证。以保险杠系统的结构厚度为设计变量，碰撞最大加速度和保险杠系统的质量为优化目标，系统的最大侵入量为约束条件，通过构建的代理模型以及优化算法，对保险杠系统轻量化和碰撞安全性能进行优化设计，达到轻量化的目的。……