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龙图腾网获悉河南科技大学申请的专利一种仿生结构汽车防撞梁的设计及优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115935507B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211501043.9，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权一种仿生结构汽车防撞梁的设计及优化方法是由张帅;万红飞;徐立友;李瑞旭;徐梦涵;闫祥海;赵思夏;何飞飞;王其远设计研发完成，并于2022-11-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种仿生结构汽车防撞梁的设计及优化方法在说明书摘要公布了：一种仿生结构汽车防撞梁的设计及优化方法，本发明采用龟壳结构工程简化、防撞梁自由模态分析、防撞梁强度性能和冲击性能分析、防撞梁多目标优化的步骤，在HyperMesh联合Ls‑Dyna仿真中设置龟壳性能试验、仿生结构防撞梁三点静压试验、高速和低速碰撞冲击试验；综合考虑仿生结构防撞梁强度、刚度、振动特性、冲击性能和轻量化性能；本发明通过设计一种仿生防撞梁的曲面特征和内部仿生加强筋结构，通过二者的配合可以避免目前只能单纯的提高材料厚度或更换高强材料的窘境，既做到强度性能、材料成本、工艺成本和轻量化的协调，又在抗撞性提升的同时难以兼顾碰撞吸能性能等。

本发明授权一种仿生结构汽车防撞梁的设计及优化方法在权利要求书中公布了：1.一种仿生结构汽车防撞梁的设计及优化方法，其特征是：所述方法具体包括如下步骤： 第一步、首先针对需设计及仿生的防撞梁外形及筋板实际工作情况，结合龟壳背甲的曲面特点，提取二者在结构、载荷、功能方面的相似性，将龟壳与防撞梁看作相似系统；运用相似度理论对防撞梁及龟壳进行相似度分析，得出相似度； 第二步、利用HANDYSCAN3D手持式三维激光扫描获得表面状态良好的龟壳背甲曲面，采用逆向工程技术对龟壳进行曲面重构后建立几何模型，将三维几何模型导入HyperWorks中，进行前处理，然后导入Ls-Dyna中进行碰撞分析，研究龟壳曲面及加强筋在其抗变形特性中的作用； 第三步、提取龟壳的结构特征，对防撞梁进行结构仿生设计，提取龟壳顶部曲面特点作为仿生防撞梁壳体曲面结构，得到仿生防撞梁的壳体外形曲面结构，然后对连接龟壳背甲与腹甲的一种隔膜结构的加强筋，将龟壳加强筋应用于防撞梁中，对其进行工程简化处理，得到仿生防撞梁加强筋横梁结构的轮廓曲线，然后根据提取的结构特征参数对仿生结构汽车防撞梁进行三维模型构建； 第四步、将防撞梁几何模型导入HyperMesh软件中，采用shell单元进行网格划分，建立钢制前防撞梁有限元模型，采用OptiStruct求解器进行求解计算，分析前防撞梁的性能，利用有限元分析软件对防撞梁进行自由模态仿真分析，求解防撞梁的固有频率、阻尼和振型； 第五步、将仿生结构防撞梁三维模型导入HyperMesh进行三点静压有限元建模，在Nastran软件中对其仿真分析，通过三点静压试验和仿真分析对仿生防撞梁的强度进行研究，由试验和仿真分析得出的静压力-位移曲线图，验证仿生方法的有效性和可靠性，确立仿生防撞梁强度性能的评价指标； 第六步、在HyperMesh中建立汽车前端与刚性墙几何模型，并将与前纵梁相连的整车简化为刚性板，在前处理软件HyperMesh中采用壳单元对所建模型进行网格划分，在Ls-Dyna软件中，根据中国汽车技术研究中心的C-NCAP法规，通过高速正面碰撞仿真与试验结果对比分析； 第七步、使用所建车身前端有限元模型，在低速正面碰撞仿真时，采用碰撞器代替高速模型中的刚性墙，采用实体单元对其进行网格划分，碰撞结果分析，碰撞仿真结束后，在HyperGraph软件中输出仿真计算过程中的能量变化曲线，各能量曲线平滑无突变，且沙漏能最大值低于总能量的4%～6%，则低速正面碰撞仿真计算结果可信； 第八步、采用仿生结构汽车防撞梁及铝合金吸能盒代替原钢制防撞梁及吸能盒，其中吸能盒厚度为原钢制吸能盒厚度，进行低速碰撞仿真，得到两种结构的防撞梁质量、吸能盒质量、侵入量、吸能量、碰撞力参数，以钢制前端结构性能参数为参考，对仿生结构汽车防撞梁及铝合金吸能盒进行多目标优化； 第九步、按照设计的仿生结构汽车防撞梁三维模型，对仿生结构汽车防撞梁铸件按照浇注系统方案在CATIA中进行三维建模，利用SLA成型设备对仿生结构汽车防撞梁铸件浇注系统模型结构进行打印，得到仿生结构汽车防撞梁铸件组树蜡模； 第十步、铸件组树蜡模是用制壳浆料包裹覆盖，浆料固化后，在脱蜡釜进行整体的烘烤加热，里面的蜡模就会慢慢熔化流出，750～850℃下被完全脱除，对浇注时间、浇注温度、模壳温度、铸件的凝固温度进行控制，保证铸件顺利冲型，然后再按照工艺要求对半成品进行修正加工。

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