Топологическая оптимизация конструкции бампера автомобиля при ударном воздействии с позиций пассивной безопасности

Топологическая оптимизация элементов конструкции автомобиля помогает снизить его массу при сохранении прочностных и жесткостных характеристик, следовательно, применение оптимизации в процессе проектирования является важной и актуальной задачей. В данной работе рассматривается топологическая оптимизации бампера автомобиля с позиций пассивной безопасности. Даны краткие теоретические сведение о методе оптимизации, основанном на применении метода гибридных ячеек и концепции тела переменной плотности. В статье представлены разработанные рациональные конечно-элементные модели бампера и ударника для проведения топологической оптимизации, описана схема нагружения, получены результаты с приемлемой точностью и минимальным временем решения при использовании решателя LS-DYNA и модуля LS-TaSC. Обоснован выбор типа и размера конечных элементов для решения задачи ударного взаимодействия бампера и ударника на примере трех моделей разной степени структурирования. Рассмотрены варианты начальных и граничных условий для проведения топологической оптимизации. Приводится обоснование выбора времени решения задачи ударного воздействия с точки зрения рационального использования машинного времени и точности получаемых результатов. Представлен вариант конструкции бампера и его конечно-элементной модели после доработки по итогам оптимизации, проведена проверка того, что доработанная модель удовлетворяет исходным требованиям. В результате масса доработанной конструкции бампера на 29% меньше исходной при сохранении параметров жёсткости и энергоемкости.

пассивная безопасность, топологическая оптимизация, бампер, конечно-элементная модель, ударопрочность