CFRP汽车防撞梁结构/材料一体化优化设计

臧杰^1,2，周金宇^1,2，邱睿^1,2

1. 江苏理工学院“结构/材料多尺度协同设计与制造”江苏省高校优秀科技创新团队2. 机械科学研究总院江苏分院有限公司

摘 要：针对复合材料汽车防撞梁结构布局和层合板铺层优化问题,提出以防撞梁强度最大为目标,宏观结构与层合板铺层角为变量的结构/材料双尺度优化设计方法。结构层面采用B样条对防撞梁轮廓曲线进行参数化表达,并改变防撞梁截面关键尺寸,构建几何模型;材料层面考虑铺层角对层合板性能带来的影响,采用0°、±45°、90°四种标准铺层角进行铺设。通过自适应遗传算法对结构与材料两个层面的设计变量进行初始化,实现了适用于复合材料汽车防撞梁的结构/材料一体化优化设计。结果表明:防撞梁结构的强度较优化之前升幅为81.41%,且最大等效应力下降至64.885MPa,小于CFRP材料的极限强度,优化结果达到预期效果。

关键词：汽车防撞梁;复合材料;B样条曲线;自适应遗传算法;优化设计;