考虑正面碰撞特性汽车前纵梁轻量化设计分析

前纵梁承载和吸收车辆正面碰撞的能量,保证安全性的前提下,可以通过厚度减薄实现轻量化。针对前纵梁的结构特点,采用强度等效减薄理论开展轻量化设计;在分析传统强度等效减薄公式的基础上,考虑材料变化后,相关的参数因素、残余应力、尺寸偏差和屈强比因素的影响,对公式进行修正;对某车型前纵梁开展优化设计,材料由DP590提升为DP780;对优化后的成形工艺进行分析;根据C-NACP正面碰撞要求,建立前纵梁总成碰撞分析模型,获取总吸能和承载力参数变化,并采用整车正面碰撞对比分析,以验证优化后零件的碰撞安全性。结果可知:根据修正公式,厚度由1.6mm减薄至1.4mm,实现轻量化减重12.5%;轻量化后,总成的能量吸收有较大提升;结构的最大承载力由346kN降低到322kN,降低了7.45%,表明整个过程的载荷呈现变缓的趋势,对于乘员保护是有利的;试验与模型分析结果对比,侵入量最大值分别为159.56mm和166.73mm,误差为4.5%,基本一致,表明结果的可靠性。分析结果表明修正强度等效减薄公式是有效的,为此类设计研究提供重要参考。

不同截面结构薄壁直梁的轴向耐撞性研究

针对汽车前纵梁的耐撞性要求,分析了薄壁直梁的耐撞性评价指标,运用非线性有限元理论建立了方形管、圆形管、圆锥管、方锥管4种不同结构薄壁直梁的有限元模型,研究了这几种薄壁直梁结构在轴向冲击载荷下的能量吸收与变形特性,并对不同结构薄壁直梁的耐撞性能进行了对比。结果表明,锥形结构薄壁梁的耐撞性能优于直筒型结构,圆形截面结构薄壁梁的耐撞性能优于方形截面结构。对圆锥形结构直梁的进一步研究发现,当圆锥管的锥角在4.3°附近时,材料可以更好地发挥缓冲撞击的效率。

诱导槽对薄壁梁碰撞性能影响的仿真研究

建立了方形薄壁直梁的有限元模型,并用LS-DYNA有限元软件进行了碰撞模拟仿真,从纵梁的变形情况,能量吸收以及碰撞力3个方面对该薄壁梁进行分析,研究了诱导槽的数量和诱导槽的间距对薄壁梁碰撞性能的影响。仿真结果表明:诱导槽的数量对碰撞时的吸能影响不是很大,但是数量的增加可以获得更小的碰撞力峰值;诱导槽的间距对于薄壁梁的吸能和碰撞力都有较大影响,随着诱导槽间距的增加,薄壁梁的吸能和峰值力都变差,且压溃过程变得不稳定。

某车型正面40%偏置碰撞的车体结构优化

某车型在64 km/h正面40%偏置碰撞试验中,出现踏板和转向管柱的侵入量超标问题。其原因是:更换动力后,前机舱变形空间减小,车体纵梁变形模式不合理,及前围板附近位置的强度较低。为此,该文提出了优化方案:调整纵梁的材料及修改纵梁内加强板的结构,来提高纵梁总成整体结构强度,增加加强件,来提高前围的总体强度。运用Hyperworks及LS-DYNA软件进行仿真分析。结果表明:优化后,改善了纵梁的变形模式,前围板侵入量减小了42 mm;乘员的伤害也得到改善,整体得分提高1分。因此,该优化方案合理,车身结构的加强对乘员起到很好的保护作用。

电动汽车前纵梁轻量化优化设计

针对电动汽车前纵梁轻量化后会降低电动汽车正面碰撞安全性的问题,提出一种综合正面碰撞安全性以及应用成本的前纵梁轻量化优化设计方法。建立了整车简化模型,并将简化模型仿真结果与实车试验结果对比验证了简化模型的有效性,采用了克里金法、遗传算法以及果蝇优化算法对前纵梁进行轻量化优化设计。仿真结果表明,优化后前纵梁质量显著减轻,且整车正面碰撞安全性基本不变,有效解决了电动汽车前纵梁轻量化后会降低电动汽车正面碰撞安全性问题。

基于LS-DYNA的整车正面碰撞仿真分析及优化

在汽车碰撞事故中,正面碰撞发生的几率是最大的。论文利用CATIA对某款车型进行三维建模,应用Hypermesh和LS-DYNA对汽车正面碰撞中整车的速度、加速度、门框变形量和前围入侵量进行仿真分析。针对前围入侵量过大,开展前纵梁的结构优化与材料的改进,优化后的前围入侵量改善明显,提高了车辆耐撞性,为后续设计提供了依据。

某车体结构正面碰撞建模仿真与方案选择

为了得出具有较好碰撞潜能的目标车体结构,提出了两个不同的纵梁设计方案,基于有限元理论重点提出了仿真建模中运用比较普遍的对称罚函数法.按照整车变形量、车体减速度、乘员舱侵入量三个评价指标分别评价方案一和方案二,两个方案的整体变形都符合要求;方案二由于设置了诱导槽,在碰撞中吸能盒到纵梁从前至后依次溃缩变形,方案二的减速度曲线更加符合"前高后低"原则及其平均通过力更为平缓;方案二乘员舱侵入量更少.仿真表明设计出的纵梁要有适当的变形引导,纵梁应实现稳定的轴向溃缩模式.因此选择具有更好的碰撞性能的方案二右边车体减速度曲线作为乘员约束系统优化的输入值.

国内某车型小偏置正面碰撞的全面评估

车辆小偏置正面碰撞过程中,纵向承力构件(如纵梁)不能吸收碰撞能量,对乘员造成潜在的伤害,在国际上受到关注,主要集中在事故统计分析和实车测试方面的研究,但在中国此方面研究寥寥无几。该文采用CAE方法,用成熟的有限元整车模型,对国内某款车型在小偏置碰撞下的结构变形进行模拟分析;利用与试验对标后的Madymo模型对乘员约束系统进行评估,根据美国公路安全保险协会(IIHS)最近颁布的试验规范和评估标准,给出该车型在小偏置正面碰撞中总的评估等级。结果显示:该款车型在可变形壁障、40%偏置碰撞中获得最高等级"优",但在小偏置碰撞中仅获得"勉强通过"的等级。

兼顾轻量化与吸能性的汽车前纵梁拼焊板设计与参数优化

为减轻车身质量,减少冲压模具数量和降低制造成本,采用拼焊板对某小车的主要吸能部件前纵梁进行了改进设计,并对各块差厚钢板的材料等级及厚度进行了正交试验优化.为保证整车正面碰撞中前纵梁的吸能性,将该梁在整车有限元模型中进行替换,并按照法规及C-NCAP要求进行了正面碰撞分析.结果表明:替换后其碰撞吸能量上升2%左右,B柱的一侧加速度峰值平均下降3%以上,但该零件的质量却降低了6%左右.

基于联动原理的导轨适配器结构设计与实现

通过对常见的用于导轨安装的导轨适配器进行调查和研究,介绍了一种适用于核电系统的导轨适配器。该系统满足一定地震工况和电磁屏蔽标准,可以实现正面操作安装的导轨适配器的结构设计方案。导轨适配器适用于EN 50022 DIN35标准导轨,采用动连接方式及联动原理,安装过程中通过螺纹和轴传递运动实现设备的打开和锁紧功能。创新实现了通过设备正面实施扭力,完成设备背面的导轨安装,解决了模块产品不能正面安装、侧面拆装不方便的问题。通过导轨适配器上的导通簧片,实现和使用适配器的功能模块设备的印制板电路(PCB)进行导通,使机柜、设备壳体、印制板电路导通成为一体,满足电磁屏蔽方面的导通要求。该设计同时满足设备的抗震要求,解决了导轨适配器电磁屏蔽及抗震的问题。本方案已经在核电系统平台得到了应用。