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用于汽車鋁合金駕駛室橫梁設(shè)計(jì)和優(yōu)化的新方法

為了實(shí)現(xiàn)汽車輕量化，當(dāng)前首選的方法是用密度更小的材料替換原有的材料。因此，力學(xué)性能較好的鋁制材料正逐漸替代鋼制材料。其中，駕駛室橫梁總成的輕量化設(shè)計(jì)逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。駕駛室橫梁，即儀表板的支撐體用于將轉(zhuǎn)向管柱、空調(diào)模塊、安全氣囊、電子元件和塑料外殼等部件集成在一起，并在碰撞中起到吸收沖擊能量的作用。為了實(shí)現(xiàn)輕量化，在設(shè)計(jì)駕駛室橫梁時(shí)采用鋁制材料替代鋼制材料，同時(shí)改變部件厚度或部件的裝配方式等以滿足性能要求。

采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)以實(shí)現(xiàn)汽車鋁合金駕駛室橫梁的輕量化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先，通過拓補(bǔ)優(yōu)化獲得一個(gè)7.53kg的駕駛室橫梁總成的概念設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)總成的理想裝配。然后，通過對(duì)駕駛室橫梁總成尺寸和形狀的優(yōu)化，完成其物理模型的詳細(xì)設(shè)計(jì)。所提出的設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法兼顧了部件的容許尺寸、振動(dòng)和噪聲特性，最終通過優(yōu)化而使總質(zhì)量減輕了5.1kg。所設(shè)計(jì)橫梁總成的1階固有頻率和2階固有頻率分別為40.01Hz和44.97Hz。

Mehran Ebrahimi et al. SAE 2015-01-1370.

編譯：黃潭