基于ls-dyna的6082铝合金车门防撞杆轻量化设计与碰撞性能分析

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1、基于LS-DYNA的6082铝合金车门防撞杆轻量化设计与碰撞性能分析摘要：为了实现车身轻量化，将6082铝合金应用在国内某轿车车门的防撞杆上，基于有限元软件LS-DYNA对所设U•的截面为“U”字形的铝合金车门防撞杆进行了仿真分析.结果表明:6082铝合金车门防撞杆为1.379kg,较原件减重48.9%，不仅满足了安全法规《GB15743—1995轿车侧门强度》规定的碰撞安企要求，且比原钢制车门防撞杆具有更高的吸能特性.关键词：铝合金；防撞杆；轻量化;吸能；LightweightDesignan

2、dCrashPerformanceAnalysisof6082AluminumAlloySideDoorBeamBasedonLS-DYNAAbstract：Inordertoreducetheweightofautomobile,6082aluminumalloywasusedfordoorreinforcements.Thedynamiccrashperformanceofthedesignedaluminumalloysidedoorbeamwiththin-wall，hollowcros

3、ssectionandstrengtheningribwassimulatedbythefiniteelementanalysissoftwareLS-DYNA.Theresultsindicatethattheweightofaluminumalloysidedoorbeamis1.379kg,whichis48.9%lighterthanthatoftheoriginalsteelbeam.Thus,thedesigncanmeettheGB15743一1995PassengerCarStr

4、engthofSideDoorsregulatory,andthecrashenergyabsorptionofthedesignedsidedoorbeamsystemishigherthanthatoftheoriginalone.Keyword：aluminumalloy;sideimpactbeam;lightweight;energyabsorption;随着经济的飞速发展，汽车的保有量日趋增多，对能源、环保和交通安全带来巨大影响.文献表明，汽车自身每减重10%，燃油消耗可降低6%〜8

5、%，排放量可降低5%〜6%，因此，汽车轻量化是实现节约能源和降低污染的重要举措之一.铝合金具有比强度高、吸能特性强、耐腐蚀、成型性好和易回收再生等一系列优点，被广泛应用于汽车工业131.目前，铝合金不仅成为引擎、散热器、轮胎等车辆部件的主要材料，其在车身、车蛊和车门上使用的比例也越来越大呎为了实现汽车减重，本研宄将一种新型铝合金材料应用到国内某轿车车门的防撞杆上，在不改变原有车门部件结构和安装工艺的前提下，通过改进车门防撞杆结构，使铝合金车门防撞杆的碰撞安全性能尽可能与原钢质车门防撞杆相接近.1

6、车门防撞杆设计对文献［5-引屮不同截面设计方案的比较分析可得:在材料相同的情况下，带加强筋的“曰”字形截面铝合金防掩杆具有更高的抗弯截面模量，且车门单位位移下吸收的能量有一定程度的提高.因此，根裾某公司提供的钢质车门防撞杆截面形状及尺寸，设计岀一种截面为矩形且带加强筋的铝合金车门防撞杆，截面尺寸如图1(a)所示，原钢质车门防撞杆截面尺寸如图1(b)所示.质汸捎杆2建立碰撞有限元模型参照国家标准《GB15743—1995轿车侧门强度》的技术要求气本文建立了车门强度仿真计算的有限元模型.该模彻由车门

7、模型和压头模型组成，如阁2所示.00外托图(b)A找图巾于车门绝大部分的零件为薄壁板壳结构，因此，采用具有近似性的叫边形(Quard4)和三角形(Tha3)壳单元对模型进行离散.为了保证计算速度和精度，网格平均尺寸控制在10mm,网格划分后整个车门共有节点82251个，单元81106个.用Revjoints单元模拟铰链，同时用Rigid模拟焊接，刚性连接点共329个晛依据国家标准《GB15743—1995轿车侧门强度》技术要求，碰撞所W的圆柱体直径为305mm，下端高出车门最低点127mm,上端

8、高出窗框下缘13mm,整体高度为622mm，圆柱轴线与车门最低点之上127mm处的水平线段屮点对准;圆柱体的质量为11.17kg.通过控制圆柱体Y7/向的位移进行加载，从而得到碰撞过程中的耐挤压力车门碰撞系统有限元模型如图3所示.车门钢板材料采用多段线塑性材料模型MATL24(MAT_PIECEWISE_LINER_PLAS_TICITY)来模拟，钢板密度为7.9g/mm，弹性模量为2.1xIOMPa，泊松比为0.3,不同部件所用材料的屈服强度为164〜345MPa不等，不同牌号钢板的应力应变曲