某车型正面碰撞结构优化.pdf

2014(8)
E汽车工程师
FOCUS技术聚焦?
Design-innovation
某车型正面碰撞结构优化
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1,新江利院车院有限公司:2,新江省汽年全鼓术重娘ダ金室)
摘要:针对某车型在正面碰撞试验中出现踏板和转向管柱侵入量超标的问题,对其产生原因进行分析。运用 Hypermesh
及LS-DYNA软件进行整车碰撞仿真分析,提出拉平纵梁、在前围板与A柱间以及在前地板增加连接件和加强件的结构
优化方案。优化后纵梁的变形模式及前围侵入量均得到改善,前围最大侵入量由原来的343mm减小到219mm。表明优
化纵梁结构、提高乘员舱总体强度的方案合理,该设计理念和方法可为其他车型的结构设计提供参考。
关键词:汽车;正面碰撞;结构;纵梁;仿真分析
Structure Optimization on a Vehicle Front Impact
Abstract: The question was raised as displacement of pedal and steering exceed target value in front impact test in this
paper. The crash model was constructed and computed by Hypermesh and LS-DYNA software. The structure optimization was
completed by flating the surface of the longitudinal beam, installing the connecting parts between the front-wall panel and
pillar A, and adding the reinforced elements at the front floor. After optimization the deformation mode of the longitudinal
beam and the immersion displacement of the front-wall panel were both improved, the max displacement of the front-wall
panel decreased from 343 mm to 219 mm. Optimizing the longitudinal structure and improving the strength of passenger cabin
are available. This design method will provide some reference for other model structure.
Key words: Vehicle; Front impact; Structure; Longitudinal beam; Simulation analysi
随着汽车工业的发展,车辆数量逐年增加,同时交和图2所示。
通事故的发生率及伤亡人数也呈上升趋势?。在各种
表1某车型正面碰撞试验中各位置侵入量
Irn
汽车碰撞事故中,正面碰撞发生及造成死亡的概率较
位置
试验结果
目标值
高。因此,研究汽车的碰撞安全性能已经成为新车型开
上移量
后移量
上移量
后移量
发及老车型改款过程中必不可少的重要环节。文章针
离合
制动
12
≤72
≤100
对某车型在64kmh正面40%偏置碰撞过程中出现的
加速
问题,应用 Hypermesh软件进行对标分析,找出导致汽管柱
93
≤72
≤90
车出现踏板超标问题的原因,并在此基础上进行结构
优化,使其结构性能满足要求。
1现有车型存在问题及分析
1.1问题描述
某车型在进行64km/h正面40%偏置碰撞试验中,
纵梁折弯变形严重,呈明显的“Z”字形,前围板整体变
形侵人较大,使得踏板及转向管柱存在超标现象。表1
示出不同位置侵入量情况;各位置的变形情况,如图1
图1某车型正碰后前围板侵入情况
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?汽车工程师
2014年8月
内能,曲线光滑,沙漏能占总能量比例小于5%,质量增
加小于5%,仿真结果具有参考价值。
通过对试验及仿真结果不同时刻的分析,初步判
断是由于该车型乘员舱强度及纵梁结构较弱且纵梁基
础结构呈现台阶结构,因此碰撞过程中出现在台阶位
置弯折的问题;同时机舱前围板位置结构较弱,导致前
图2某车型正碰后左纵梁变形情况
围侵入较大,使得踏板及转向管柱的后移量出现超标
1.2仿真模型
和罚分的问题。
运用 Hypermesh软件搭建正面偏置碰撞整车分析2结构优化方案
模型,如图3所示。壁障模型采用可变形壁障,在与试验2.1纵梁结构优化
相同条件下以64km/h的速度撞击可变形壁障。由于分
将左右纵梁的结构进行优化,从悬置所在位置将
析考虑车身结构的变形情况,因此模型中无内饰系统纵梁平面拉平,优化前后,左右纵梁的结构,如图6和
(车门内饰及B柱内饰等),模拟时间设定为160ms。图7所示,材料选用厚度为2.0mm的B34050DP。
a左纵梁
b右纵梁
图6左右纵梁优化前结构
图3正面偏置碰撞整车分析模型
3结果分析
碰撞分析求解运用ILS-DYNA软件,碰撞过程中的
能量曲线及质量增加情况,如图4和图5所示。
a左纵梁
b右纵梁
图7左右纵梁优化后结构
2.2前围板结构优化
在前围板与A柱之间增加连接件和加强件,将能
≡125
100
量有效传递到车身后部,如图8所示,材料选用厚度为
2.0mm的B340/590DP。
50
000.020.040.060.080.100.120.140.16
时问/s
图4汽车碰撞中能量曲线
1.03
?1.02
1.01
0.9
图8前围板结构优化示意图
080o020406008
0.120.140.16
2.3前地板结构优化
时间/
在前围地板上增加地板上纵梁,保证地板下纵
图5汽车碰撞中质量増加情况
梁与地板上纵梁形成腔体结构。增加件结构,如图9
从图4和图5可以看出,系统的动能逐步转化为所示
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