基于汽车前端刚度分析的降低小腿加速度快速设计方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com汽车工程2012年(第34卷)第8期2012(Vo1．34)No．82012136基于汽车前端刚度分析的降低小腿加速度快速设计方法米黄俊，夏勇，周青(清华大学，汽车安全与节能国家重点实验室，北京100084)[摘要]现行法规用行人小腿模块碰撞试验方法来评估汽车的行人腿部保护性能，对汽车前端结构的设计提出了新的要求。本文中提出了一种基于刚度的控制策略，以辅助工程师快速确定导致小腿加速度峰值超标的原因。通过前端结构不同位置、尺寸和刚度参数的组合，进行了24个有限元碰撞模拟，分析了前端结构各设计参数对其综合刚度以至加速度峰值的

2、影响。最后给出该策略在某实际车型的应用实例。关键词：汽车；前端结构；行人；小腿模块；综合刚度；局部刚度ARapidDesignMethodforReducingTibiaAccelerationBasedontheAnalysisonVehicleFront—endStiffnessHuangJun．XiaYong&ZhouQingTsiaghuaUniversity，StateKeyLaboratoryofAutomotiveSafetyandEnergy，Beijing100084[Abstract]Thecurrentregulationusespe

3、destrianlowerlegformimpactortesttoassessthepedestrianlegprotectionperformanceofvehicles，whichimposesnewdesignrequirementsonvehicle’Sfront—endstructure．Inthispaper，astiffness-basedcontrolstrategyisproposedforassistingengineerstoquicklyidentifythecausesofexcesstibiaaccelerationoverr

4、egulationlimit．Bythecombinationofdifferentposition，dimensionandstiffnessparametersoffront—endstructure，24FEcrashsimulationsareconductedtoanalyzetheeffectsofdesignparametersoffront—endstructureonitsoverallstiffnessandtibiaacceleration．Intheendarealvehicleexamplefortheapplicationoft

5、heproposedstrategyisgiven．Keywords：vehicles；front-endstructure；pedestrian；lowerlegformimpactor；overallstiffness；localstifrness程师通过实车CAE分析确定使小腿损伤参数超过日IJ舌法规标准的原因，从而提出设计改进建议进行再次评估，如此迭代直到小腿损伤参数不超标为止。行人与车的碰撞事故中，腿部受伤是最常见的设计改进所需的迭代次数在很大程度上依赖于工程受伤形式11。欧洲法规采用了EEVCWG17工作组师的经验，效率较低。近年来，很多学者建

6、立了汽车提出的小腿模块试验方法来评价汽车前端结构的行前端参数化模型(主要包括保险杠、副保险杠和机罩人保护性能J。行人小腿模块以11．1m／s的速度前缘结构等)，通过试验设计(designofexperiment，与车发生碰撞，以小腿胫骨加速度峰值、膝关节弯曲DOE)进行参数敏感性分析，然后生成响应面描述前角度和剪切位移作为损伤参数，损伤容限分别为端结构各设计变量对行人小腿模块损伤指标的影响170g，16。和6mm引。规律。研究发现，增大保险杠吸能块厚度可以降低传统的汽车行人小腿保护设计中，往往要求工行人小腿胫骨加速度峰值，合理设计副保险杠的刚国家自然科学基

7、金项目(50705046)资助。原稿收到日期为2011年5月23日，修改稿收到日期为2011年6月24Et。学兔兔www.xuetutu.com·680·汽车工程2012年(第34卷)第8期度和相对保险杠的偏置量能够降低行人小腿膝关节通过模拟分析统计发现，在加速度峰值时刻，膝关节弯曲角度[5一]。基于DOE和响应面的优化方法能减弯曲角度大概在4。左右，小腿膝关节变形能仅为初少试验评估次数，缩短产品设计周期。始动能的6％左右(图2)。定义碰撞开始时刻至胫然而，DOE分析往往采用简化前端结构模型或骨加速度峰值时刻为“阶段1”，而小腿整体转动和多刚体模型，以减少

8、模拟计算时间。而简化模型忽膝关节变形在这一阶段可以忽略，小腿与汽车