镁合金轿车车门防撞杆设计与仿真.pdf

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1、应用与试验2013年第5期(第26卷，总第127期)·机械研究与应用·镁合金轿车车门防撞杆设计与仿真于会涛(上海大众汽车有限公司，上海201100)摘要：为实现汽车车身轻量化，尝试将镁合金应用在国内某桥车的车门防撞杆上。根据镁合金变形特点，把原来的一段式钢结构车门防撞杆更换为两段式镁合金防撞杆。利用有限元仿真软件，对镁合金防撞杆的动态碰撞性能进行了仿真。关键词：轻量化；镁合金；车门防撞杆；仿真中图分类号：TH122文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)05—0086—02Designa

2、ndSimulationofMagnesium-AlloyCarDoorReinforcementYUHui-tao(ShanghaiVolkswagenAutomotiveCompanyLimited，Shanghai201100，China)Abstract：Inordertolightentheweightofonekindofdomesticcar，magnesium—alloyisusedfordesigningitsdoorreinforce—ments．Consideringthedef

3、ormationcharacteristicsofmagnesium—alloy，theoriginalone—piecesteel—madedoorreinforce—mentsareredesignedtotwo-piecemagnesium-alloy-madedoorreinforcements．Finally，thedynamiccrashperformanceofthenewdoorreinforeementsissimulated．Keywords：light—weightstructu

4、re；magnesium—alloy；doorreinforcement；simulation1引言时，镁合金板与钢板具有相同的强度；镁合金板厚与进入21世纪以来，随着汽车保有量的持续高速钢板厚度比为1．7：1时，镁合金板与钢板具有相同增长，对社会能源供给、环境保护和交通安全带来日的刚度。所以，增加板件厚度，镁合金板件就能够达益巨大的影响。研究表明，车重每减轻10％，油耗可到钢板件的强度和冈0度，这也是镁合金替代设计的一降低6％～8％E。据统计，客车、轿车车身质量约占种常见方法。此外，一般情况下，镁合

5、金冲压板件的整车质量的40％～60％E2]，因此，车身轻量化可达到最小弯曲半径是板厚的3倍J，在复杂的弯曲结构节能减耗的目的。处，最小弯曲半径的要求则更高。若仅对车门防撞杆镁的密度是1．74g／C1TI，是铝的2／3，钢的1／5，结构进行镁合金厚度替代，则结构的工艺可行性无法是目前最轻的金属结构材料之一_3]，世界各大汽车满足公司都已经把镁合金零部件作为其重要发展方向。目前为止，汽车上共有60多个零部件采用镁合金，如顶盖、发动机罩盖、后备箱盖、仪表盘基座等J，但镁合金在汽车车身承载件上的应用还很少，相

6、关文献资料也不多。本研究镁合金防撞杆设计的主要思路是采用一种新型镁合金材料，在不改变原有车门及附件的结构、安装工艺的前提下，通过增加车门防撞杆的板材厚度及改变原来结构的方法，使整车碰撞性能尽量接近原来性能。图1前门防撞杆图2后门防撞杆2车门防撞杆设计图1、2是国内某款轿车车门及车门防撞杆实物镁合金的化学性质十分活泼，是目前所有工业合照片，车门框架及防撞杆都为钢结构零部件，二者连金中化学活泼性最高的金属，使用时镁合金件表面极接方式采用焊接。易受到腐蚀。由于此项镁合金设计只针对车门防撞研究发现：当镁合金板

7、厚与钢板厚度比为1．2：1杆，与之相连的部件仍然是钢结构件，因此在选用连收稿日期：2013一O7一O2作者简介：于会涛(1976一)，男，山东淄博人，工程师，博士，主要从事新能源汽午开发方面的研究j二作。·86··机械研究与应用·2013年第5期(第26卷，总第127期)应用与试验接方案时尤其要注意腐蚀的问题。综合考虑各种条kg。与原零件相比，左右两扇后门的防撞杆共减重件后，首先选择在镁合金件与钢结构件直接接触处涂0．602kg，较原件轻37．7％。上一层PVC涂层来防腐。3碰撞仿真考虑到镁合金件与钢

8、结构件焊接时，焊后易形成以上海大众的侧碰为例，对镁合金车门防撞杆的脆性相和夹杂，使接头的力学性能显著下降。此外，变形情况进行仿真，结果如下。本方案设计时尽量不要增加额外的工艺步骤，所以螺栓连接或铆接也都没有考虑，而且螺栓连接由于开孑L的缘故，也会出现应力分布不均匀和腐蚀的问题。胶粘连接的结构应力分布比较均匀，从而使连接部位具有更高的强度，而且胶粘连接不会使结构发生翘曲变形，可以简化工艺，也减少了后处理。由于以上优势，本次轻量化设计最终选择了高强度结构胶的