车身前纵梁正向设计浅析.pdf

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1、车身前纵梁正向设计浅析俞骥文(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】简要阐述了轿车车身前纵梁正向设计的6个步骤，总结了一种前纵梁的正向设计方法。探讨了前纵梁2D截面优劣的评价方式。【Abstract】A6-stepdesignmethodofthefrontlongitudinalisintroduced．Theadvantageanddisadvantageoftheevaluationmethodoffrontlongitudinal2Dsectionisdiscussed．【关键词】车身设计前纵梁正向设计轿车doi：10．

2、3969／j．issn．1007-4554．2014．08．04目标，计算出理论上前纵梁的平均载荷力。这个0引言数值将在后续步骤中作为重要的参考数据，指导前纵梁设计。推算前纵梁平均载荷力可以通过以下公式进行。汽车的被动安全性能越来越被人们重视。统根据设定的纵梁碰撞加速度曲线，可知纵梁计数据表明，在所有交通事故中，汽车正面碰撞所压溃时的加速度a值，同时轿车预定重量m也已发生的概率及其造成的死伤人数都是最高的，因知，因此此如何设计出耐撞性能优良的车身前端结构，以F瞬间载荷力=m×a(1)保护乘员在汽车发生正面碰撞时的生命安全便显然后参考纵梁在碰撞过程中的

3、吸能比例P％，得到得尤为重要。F平均载荷力=F瞬间载荷力×P％(2)车身前纵梁总成是车身前端结构中的重要零件，同时碰撞过程瞬间材料屈服溃缩这是因为在正面碰撞中，前纵梁约要吸收50％一F平均载荷力=×A(3)70％的碰撞能量，所以其设计的好坏直接决定了式中：为材料的屈服强度；A为纵梁断面面积。车身安全碰撞的性能是否能满足预设的星级目标。文章所述是如何通过6个步骤设计出又好又2多种前纵梁截面轻的车身纵梁。通过收集市场上碰撞星级高的竞争样车前纵1定义前纵梁平均载荷力(安全设梁信息，来获得多种前纵梁设计截面和相关的材计目标输入)料信息，从中可以选择合适的前纵

4、梁截面作为下一步设计使用(见图1)。纵梁设计的第一步是通过已设定的星级碰撞从基本理论可知，圆环和矩形断面的碰撞稳收稿日期：2014—06—10上海汽车2014．08·15·4通过2D截面分析软件进行前纵[二)固梁设计截面选择AD通过2D截面分析软件(VisualCrashStudio，图1潜在前纵梁截面图SectionAD等)，可以对潜在前纵梁截面进行截面定性和吸能性能其实不佳。但是圆环截面难以在力分析，再比较计算出截面力和截面效率，选择相车身设计上实现，目前车身前纵梁截面绝大部分对较优的截面来进行后续的纵梁设计工作。还是类矩形的设计，但是设计可以通

5、过增加截面在使用2D截面分析软件前，需要对以下潜在上的节点，如图1所示的A／B／C截面来提高截面前纵梁截面基本参数(截面的高度、宽度、料厚、材的碰撞稳定性和H吸能U结构E。料等)进行设定。上述5个潜在纵梁截面参数设定如表1所示。3总布置边界条件输入表1潜在纵梁截面参数设定表截面尺寸纵梁内板纵粱外板车辆截面图料厚及材料料厚及材料截面积／前纵梁的尺寸不能随意进行设定，而要受整宽度／高度／料厚／材料屈料厚／材料屈mm车总布置的影响。主要决定前纵梁尺寸大小的周mmmmmm服强度mm服强度边零件是动力总成、轮胎包络、真空助力器和传动A[二]6512O2．O42

6、01．5420865轴等(如图2所示)。B口781441．64201．4420727C∈=j781441．64201．4420756D]=]811531．62401．6220863(纵E轮胎包络口50851．83o023【x】595图2前纵梁边界约束图通过软件计算，所得结果如表2所示。需要说明的是，平均碰撞载荷的评价指标中动力总成(发动机和变速器／混动EDU)决定所提到的某值，就是上文第一步提到的理论计算左右前纵梁内表面之间的宽度。轮胎包络决定左出的纵梁平均载荷力。从分析结果来看，截面A／C右前纵梁外表面的边界。左右驾真空助力器位置的各项评价指标较为

7、均衡，总体上优于另外3个决定左右前纵梁上表面的边界。传动轴位置决定潜在截面。而且分析结果也验证了多节点截面在左右前纵梁下表面的边界。碰撞吸能方面性能优越的说法。边界整车总布置输入后，可以决定前纵梁截面空间大小。将上一步所选择的多种潜在前纵梁截面放到总布置限定的空间中去，可以得到这些5整车模型CAE分析包括后续CAE潜在截面的最大尺寸，同时要考虑第一步骤中理拓扑优化论计算所得到的纵梁截面面积A，选择合适的纵梁截面大小供下一步2D软件分析使用。在选定了前纵梁截面后，通过建模软件绘制·16·上海汽车2014．08表2潜在纵梁截面软件计算结果参数优化软件来寻

8、找敏感因子，便于更快更好完最大碰撞平均碰撞每米重量／载面效率成纵梁设计优化。车辆截面图载荷／kN载荷／kN(