基于碰撞安全性汽车前防撞梁总成轻量化设计

前防撞总成是汽车正面碰撞时最重要的承载件,起到吸收能量和保护乘员的作用,也是轻量化设计的重要结构。根据前防撞梁总成的结构特点,选取横梁和吸能盒作为研究对象,选择材料、厚度、截面形式等方面进行轻量化方案设计,选择最大加速度、侵入量、能量吸收和单位质量承载力等作为优化设计目标,对不同结构的零件进行优化设计。并对优化设计前后总成的性能进行对比分析,选择正面100%重叠工况和40%偏置碰撞工况进行对比分析,获取加速度、承载力等变化曲线。结果可知:优化设计后横梁材料DP980D+Z,厚度1.3mm;吸能盒的截面形式为十字形、无设计倾角,材料则选择高强钢DP780D+Z,厚度为1.6mm;轻量化后总成的加速度、侵入量、最大承载力均无明显变化,变化趋势基本一致;最大侵入量满足设计要求,最大承载力与实际值偏差为2.3%,满足要求;表明总成轻量化设计方案的可行性,为实际应用提供参考依据。

6XXX铝合金防撞梁总成在动静态载荷下的变形行为

针对6XXX铝合金防撞梁总成,采用准静态拉伸实验、200 s-1动态拉伸实验获得材料的应力-应变曲线,通过数值模拟得到6063-T6和6082-T6合金材料的Swift-Hockett-Sherby硬化模型参数,对6XXX铝合金防撞梁总成的三点静压和13 km·h-1台车碰撞进行数值模拟和实验验证。结果表明:应变速率变化范围为0.001~200 s-1时,6063-T6合金应变率敏感性不明显,6082-T6合金表现出明显的应变率敏感性;基于拉伸试验和数值模拟得到的Swift-Hockett-Sherby硬化模型参数能较精确地表征铝合金的塑性行为;三点静压的支反力-位移曲线和低速碰撞的加速度-时间曲线以及变形行为与仿真预测结果吻合度较高,该方法能够准确地预测6XXX铝合金防撞梁总成在动静态载荷下的变形行为。

基于台车验证的铝合金前防撞梁总成开发

防撞梁总成作为碰撞安全防护的第一道防线,为实现其轻量化和安全性能的设计目标。在开发初期,利用台车试验来验证前防撞梁总成在正面中心柱碰撞、正面低速碰撞、正面100%重叠刚性壁障碰撞、正面40%重叠可变形壁障碰撞四种工况中是否满足设计目标。通过有限元分析结果证明:通过合理的结构设计和材料选取,铝合金防撞梁总成可实现轻量化和安全性能目标。

乘用车铝合金防撞梁设计

以某乘用车铝合金前防撞梁总成为例,在保证重量相近的前提下,对不同截面的主梁和吸能盒进行分析得到单件结构的性能;根据单件结构的性能组合成6组不同的前防撞梁总成,并对其进行CAE分析得到最优的结构组合。结果表明:“目”字形截面主梁的结构最优;“八边形加筋”截面吸能盒的结构最优。三点弯曲工况下,“目”字形截面主梁+“八边形加筋”截面吸能盒的组合方式最优;压溃工况下,吸能值最优组合为“目”字形截面主梁+“八边形加筋”截面吸能盒,支反力最优组合为“日”字形截面主梁+“十”字形截面吸能盒。

高强度铝合金型材防撞梁碰撞性能研究

铝合金挤压型材已经广泛应用于汽车结构件,同时使用手段也越来越精细化、科学化。以典型的铝合金挤压型材防撞梁总成为研究对象,以仿真模拟优化设计为先导,研究了不同性能的横梁和吸能盒匹配下,各防撞梁总成在汽车修理研究学会(Research Committee of Automobile Repairs,RCAR)低速碰撞和C-NCAP法规高速碰撞条件下的综合性能;并基于新开发的380 MPa级高强度6XXX系铝型材的力学性能优势,所制备的防撞梁总成在台车碰撞试验验证中性能表现更优,即在高速碰撞工况下,采用更高强度铝型材横梁能够降低外界对车身的冲击、减小最大侵入量,有利于车内乘员的安全保护。

乘用车MPDB工况碰撞兼容性研究

对影响移动渐进式变形壁障(Mobile Progressive Deformation Barrier,MPDB)工况碰撞兼容性的关键因素(整备质量、结构强度)进行了分析研究,总结了整备质量与乘员负载指数(Occupant Load Criterion,OLC)之间呈线性关系,车身前部结构强度对击穿问题影响明显,通过改善前部结构强度可以很好地改善该问题,同时给出结构设计建议,为其他车型设计提供参考。