高强度保险杠横梁结构形式对轿车耐撞性的影响.pdf

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1、高强度保险杠横梁结构形式对轿车耐撞性的影响水叶平王永光杨志刚(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)【摘要】介绍了一款新型“EI”断面结构的轿车保险杠横梁，并利用LS．DYNA软件针对不同强度、厚度及断面结构的保险杠横梁进行低速碰撞(RCAR)仿真分析。结果表明在应用超高强度钢时，新型“口”断面结构横梁具有更好的耐撞性能，同时具有轻量化效果。【Abstract】Anovelbumperbeamwithnewsectionstructureisrecommended．Crashworthinessperformanceo

2、fbumpersystemwithdifferentstructureandmaterialsisanalyzedinthecaseoflowspeedcrashcases(RCAR)usingLS—DYNA．Theresultsshowsthatthenewsectionstructureofbumperbeampossessgreaterenergyabsorptionwithlight-weightingeffectusingultrahighstrengthsteel(UHSS)．【关键词】低速碰撞保险杠断面结构轻量化doi

3、：10．3969／j．issn．1007-4554．2011．09．03关联不大，故本文仅针对不同断面结构的保险杠0引言横梁进行较详细的保险杠耐撞性对比分析，推荐了一“口”型保险杠横梁，在采用高强度钢制作时，不仅具有较高的能量吸收能力，同时具有一定的汽车保险杠是汽车安全防护装置之一，是现轻量化效果。代汽车结构的重要组成部分，主要有横梁、泡沫及吸能盒组成，其主要作用是在低速碰撞时能有效保护前大灯、发动机罩、水箱和其他维修费用较高1汽车保险杠的设计思路及其横梁的零件不受破坏。对于好的保险杠系统设计，在断面结构低速碰撞时，碰撞能量基本上由

4、保险杠(横梁+吸能盒)变形吸收，其他车身结构件保持完好¨，2；同图1是保险杠的简单示意图。车辆发生前碰样在高速碰撞中，保险杠吸能也相当可观，如某款时：保险杠横梁变形吸能，随后吸能盒压溃变形，两厢轿车50km／h全宽正碰中，保险杠保持轴向压最后前纵梁及其他车身结构件才发生塑性变形。溃变形吸收约18％的碰撞能量。实现这种逐级溃缩模式，且达到能量吸收的最大不同国家地区、不同行业组织的法规标准规化，就必须保持零件各自之间刚度／强度的合理匹定的碰撞速度各有差异(2．2～15krn／h)，但均要配j。碰撞方向上，刚度／强度保持一定的梯度关求车辆

5、在碰撞后除保险杠外，其他部件正常工作，系：横梁<吸能盒<纵梁。为此汽车设计者开展了大量的研究工作。由于保一旦这个梯度关系处理不当，则影响后续部险杠系统的行人保护功能主要与其泡沫以及附属件的变形情况，最终影响整车安全性能。的小腿保护杆以及前蒙皮有关，与横梁本体结构图2列举了一些轿车保险杠横梁的断面结收稿日期：2011一O1一O1本文为上海市汽车工程学会2010年学术年会优秀论文。上海汽车2011．09·13·前纵梁国内主流轿车最常用的“B”型保险杠横梁结构以及新型“口”诱导型横梁作为研究对象，采用横梁吸能盒厂——DocolIO00DP

6、，Docol600DP双相钢材料，以及2．0mill、1．6mm两种厚度规格进行整车：i碰撞．仿真一分析。采用碰撞模拟显式非线性动力分析有限元变形I变形II，软件LS—DYNA3D进行整车碰撞—仿真，模拟■分析．，，其主要算法为Lagrangian增量法。基于上海汽车某两厢车整车FE模型(经过与碰撞，试验对标分析)，、●分别安装不同断面结构的保险、杠横梁进行计、算分一一～l_析。FE整车模型总质量1270kg，保险杠断面结构的宽×高为45mm×112mm仿真输入基本参数如表1、f勾：“L’’，绀f勾、“，构、“8”J结构以及新型“【

7、1”构儆梁J-“L=''，横梁水无吸能效为40％蘑叠度口为整车宽度粜、卡婴址为j结构骼性及抵抗轻微程度角R=I50mm碰撞，：茛川作后险卡1：懂梁；“B”型横梁最为常F为试验3车辆Al0。一，般轿1均采川该结构彤式(如新上市的荣威350轿车)。“8”型横梁(如丰田CAMRRY轿车)和“El”字诱导型横梁(如GrandePunto轿车)的断面结构较为少见，尤其是后者，属于较为新型的横图3RCAR碰撞示意图梁结构形式。在相同的长×宽×高条件下．“口”表1仿真基本输入参数诱导型横梁表面积最小，即质量最小。杨氏模量E密度p整车质量(MPa)

8、(妇·mil一)泊松比屈服强度(MPa)(kg)21ooo07Docol600DPfDocol1000DP．8E一9O3t270380l7502．1结构轻量化分析构件的质量与其结构形式以及采用的材料有关。本文分析的两种形式横梁均采用金