某suv车型侧围部件对侧面碰撞性能影响的研究

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1、某SUV车型侧围部件对侧面碰撞性能影响的研究王希珂汽车T程系摘要：汽车侧谢是车身中较为薄弱的部位，优化设计侧围部件结构的刚度、强度对增强汽车侧面抗撞性尤为重要。针对国内某款SUV建立侧而碰撞科限元模型，按照法规对进行侧而碰撞仿真，分析系统中的能呈验证了模型的有效性。通过对比改进侃后关键点的速度、侵入M、加速度的数值，基于试验设计和响应而方法來实现侧围关键部件刚强度的匹配，提出了提高侧而抗撞性的方案丼验证了响/、V:而法在提商结构抗撞性方而的有效性。关键词：侧而抗撞性；优化设计；刚强度匹配；试验设计；响应而方法据报告显示，在2009年我国发生

2、的238351起交通事故中，死亡人数有67759人、受伤人数高达275125人，共造成9.1亿元财产损失。2010年我国公安部统计数椐W.示在全国Jt•接报的3906164起交通事故中侧面碰撺占31.9%,相比于2009年增长35.9%。侧淅碰撞安全性已成为汽车被动安全性研究的-项重要课题m。相对于欧芙等汽车工业发达的国家而言我国对侧面碰撞的研究起步较晚，随若我国侧时碰撞法规的实施，优化侧围结构部件，提高汽车的侧面抗撺性，减少乘员在碰撺事故中的损伤程度，成为侧碰撞研究的重点。目前，在非线性问题(如抗撞性)的结构优化研究中，响应面法得到广泛应

3、用。响应面法作为一种统计和数学方法，主要用于“开发、改进、优化”。如今，响应面方法川于优化设计屮，即通过构造合理的试验设计来构建H标、约束同设计变S之间的近似函数［21。通过构造响座面模型，可以减少优化问题求解的计算量，提高优化效率。在提高汽车抗撞性方面，经常使用的方法和措施有：应川岛强度钢板、修改部件截面形状、增加板材厚度、使用结构加强件。本文中通过使用高强度钢板以及增加板材厚度的方法来优化侧闱的刚强度。在研究吋，使用:d•:交试验设计和综合平衡法优化侧闹部件材料；使用均匀试验设计和响应ifii法优化侧闹部件的厚度。1、试验设计与响应面方

4、法1.1试验设计试验设计(DesignofExperiments,DOE)屈干数理统计的范畴，是进行科学研究的重要丁.具。试验设计的任务是结合理论专业知识和实践经验，科学的安排试验，有效地控制干扰，最大程度的获得可靠的资料，找出解决间题的方法以及获得最优的方案。正交试验设计是最常用的试验设计方法之一，“均衡分布，综合可比”是其最显著的特点。正交试验设计的基木T具是正交表，均衡分布性是正交表的核心。均匀设计作为一种试验设计方法只考虑试验点在试验范W内“均匀分布”，而不考虑“整齐对比”，因而其试验次数大大减少。当试验因素变化范围较大，选収的水平

5、数较多时，采用均匀没计讨以极大地减小试验次数。均匀没计M样利用一套表格来安排实验，其所川的表格称为均匀设计表［31，毎个设计表都附奋一个使川表。1.2响应面方法响应面方沈(ResponseSurfaceMethod,RSM)作为一种优化设计的近似模型技术是根据己知点的响成信息对未知点的响极值做岀预测的数学冋归方法，通过一定量的试验值来拟合一个能够近似表达输出和设计变景关系的多项式1叫归函数。最常用的响应面模型是一阶和二阶幂多项式，二阶模型模拟的结构功能函数，能够精确逼近实际工程，具有较高的使用价值，其具体的表示形式为：?=A)++全(1)/

6、=1Z=1i>j•J式中：罗为响应值；X,为设计变量;我为Xi线性效应；为&和之间的交互效应；为人的二次效应；々为设汁变设的个数。多项式待定系数的确定采用最小二乘法，将式(1)写成矩阵形式：y=X/3+E(2)待定系数的敁小二乘佔计为：fi=(XTWy(3)2、侧面碰撞有限元模型的建立2.1整车有限元模型的建立在HYPERMESH软件屮对整车模型进行奋限元网格划分。对于tl车身采川売单元划分网格，对发动机、变速器等刚性结构采用实体单元划分网格。使用SPOTWELD形式模拟车身上的焊点，实现各个部件之间的连接；使用RIGID刚性单元模拟螺栓

7、等刚性很人的连接。整车模型总共乜含单元数627455个，-其中585889个壳单元，而三角形单元数仅占总单元数的4.9%。最终用于汁算分析的整车模型如阁1所示。图1整车冇限元校型2.2可移动变形壁障模型的建立木文根裾《GB20071-2006汽车侧而碰撞的乘员保护》标准对移动可变形壁障MDB(MobileDeformableBarrier)的耍求逮立有限元模型，如图2所示。图2吋移动变形呼:吣校袱3、侧面碰撞有限元模型的验证设定移动变形壁障沿r方句以5()km/h的初速度乖莨撞h'd整车，整个碰撞时叫为120ms。在验证侧而仿真模型的冇效性

8、时，由碰撞系统屮各能朵的变化怡况来对K进行评价，阉3为碰撞过程中系统能量变化阁。由I冬I可知，系统总能M基本保持不变，主要柯动能、内能、沙漏能和滑移界而能构成，这四种能M的总和略