[发明专利]基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁及其优化方法

权利要求书

1.基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁，其特征在于，所述汽车车门防撞梁以牛角为仿生对象，包含仿牛角外壳、骨芯、前安装支架和后安装支架；

所述仿牛角外壳为空心圆管；

所述骨芯由二维四角星型的负泊松比单胞阵列而成；

所述骨芯设置在所述仿牛角外壳内，骨芯和仿牛角外壳的内壁通过柔性连接方式连接在一起；

所述前安装支架、后安装支架均呈Ω型，均包含一个拱形管道和两个分别设置在拱形管道两侧的平板；

所述仿牛角外壳的两端分别和所述前安装支架的拱形管道、后安装支架的拱形管道通过刚性连接方式固定相连；

所述前安装支架的两个平板、后安装支架的两个平板均用于和车门固定相连。

2.根据权利要求1所述的基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁，其特征在于，所述前安装支架、后安装支架中，拱形管道为半径35mm的半圆、拱形管道的长为70mm、拱形管道两侧平板的宽度为5mm。

3.根据权利要求1所述的基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁，其特征在于，所述仿牛角外壳长750mm、厚1mm、内径为30mm。

4.基于权利要求1所述的基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁的优化方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1)，采用拉丁超立方实验优化方法,选取N组仿骨芯的负泊松比单胞参数，所述仿骨芯的负泊松比单胞参数包括底壁长、斜壁长、高度和壁厚参数；

步骤2)，根据仿牛角外壳、前安装支架、后安装支架的形状，结合N组仿骨芯的负泊松比单胞参数，在CATIA中，建立N组参数的仿牛角汽车车门防撞梁几何结构；

步骤3)，在HYPERMESH中，建立N组侧面碰撞有限元模型，并通过LS-DYNA计算出N组平均碰撞力和N组防撞梁质量；

步骤4)，在ISIGHT中，以步骤1)中得到的N组骨芯的负泊松比单胞结构的底壁长、斜壁长、高度和壁厚为输入，以步骤3)中得到的N组平均碰撞力和防撞梁质量为输出，利用径向基神经网络响应面模型方法，得到两个径向基神经网络响应面模型；

步骤5)，通过相关系数R²和均方根误差σ_RMSE方法来评价两个径向基神经网络响应面模型的精度,相关系数R²和均方根误差σ_RMSE的计算公式为：

R2=Σi=1N(fi-f‾)2-Σi=1N(fi-fi′)2Σi=1N(fi-f‾)2]]>

σRMSE=Σi=1N(fi-fi′)2N-p-1]]>

其中，N为样本点数，p为多项式项数，i为第i个样本点，f_i为第i个样本点的有限元分析值，f_i'为第i个样本点的响应面模型计算值，为所有样本点的有限元分析均值；

步骤6)，若相关系数R²大于等于0.9且均方根误差σ_RMSE大于等于0.1，说明响应面模型的精度满足要求，执行步骤8)；

步骤7)，若相关系数R²小于0.9或均方根误差σ_RMSE小于0.1，跳转至步骤1)；

步骤8)，利用ISIGHT，以仿牛角汽车车门防撞梁碰撞的最大平均碰撞力和最小防撞梁质量为优化目标，采用序列二次规划算法对仿牛角汽车车门防撞梁进行优化运算，得到针对仿牛角汽车车门防撞梁的各设计参数最优Pareto解集；

步骤9)，从最优Pareto解集中选取一组最满意的底壁长、斜壁长、高度和壁厚的数值，该组数值作为仿牛角汽车车门防撞梁妥协解输出。

5.根据权利要求4所述的基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁的优化方法，其特征在于，所述N的值为60。