利用 modeFRONTIER 最大限度减少铝制发动机罩的碰撞变形
本田汽车研发中心致力于履行作为汽车制造商在环境保护、安全保障和质量保证方面的社会责任。在这些挑战中，本田的工程师采用 modeFRONTIER 软件解决方案，寻找最佳的车辆铝制发动机罩配置，以减少因汽车碰撞造成的行人头部伤害。
挑战：
日本交通事故统计数据显示，每年有超过一千人死于交通事故，主要原因是头部受伤。欧洲新车评估计划（Euro NCAP）被广泛用于评估车辆对行人头部的保护效果。此外，汽车制造商需要减轻车辆重量以满足 CO₂ 排放标准。因此，他们越来越多地使用铝制发动机罩，与钢制相比，铝制可减轻 40% 的重量。然而，由于铝的能量吸收特性（惯性和刚度较低）低于钢，通常需要更长的碰撞变形空间来保护行人。因此，铝制方案需要在发动机罩下方增加更多间隙，同时对布局结构提出了更严格的限制。如何在行人保护和轻量化之间取得平衡，成为汽车行业的关键挑战。本田的工程师专注于打造一款既能减少碰撞变形、又能实现 Euro NCAP 头部保护五星评级的铝制发动机罩。
采用截头圆锥体压印结构作为概念方案。
解决方案：
从传统的带有许多大孔的铝制发动机罩出发，工程师对面板进行了填充并压印了截头圆锥体，以增加质量和刚度。在 modeFRONTIER 工作流程中创建了优化流程，针对 Euro NCAP 定义的 9 个头部撞击点，对内板压印结构的铝制发动机罩进行优化。modeFRONTIER 可以优化 15 个设计参数（主要与质量和刚度相关），以最大限度地减少撞击变形，并自动实现不同仿真求解器之间的交互。使用 CATIA 修改形状，ANSA 求解器生成网格，再由 LS-DYNA 求解器执行头部撞击仿真，最后在 LS-PrePost 中处理结果，以评估头部损伤准则（HIC）和变形。
成果
“modeFRONTIER 使我们在优化每个头部撞击点的设计变量时节省了计算时间。通过试验设计（DOE）分析，我们识别出不符合 HIC 要求的撞击点（第 6 点）。我们使用多目标模拟退火（MOSA）算法对最差的撞击点进行优化，仅经过少量评估就找到了最佳设计方案。整个优化过程使碰撞变形相比传统铝制发动机罩减少了 6%，并满足了 HIC 的目标值。” —— 伊藤 修，本田研发有限公司技术研究部门助理首席工程师。
Euro NCAP 定义的 9 个头部撞击点
本田
本田汽车公司是一家日本上市跨国综合性企业，以生产汽车、飞机、摩托车和动力设备而闻名。自 1959 年以来，本田一直是全球摩托车制造商，同时也是全球内燃机制造商（按产量计算），每年生产超过 1400 万台内燃机。2001 年，本田成为日本第二大汽车制造商。
