基于有限元碰撞分析的汽车柱饰板结构优化.pdf

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1、基于有限元碰撞分析的汽车柱饰板结构优化向良明徐以国(泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201)【摘要】主要论述了在汽车内饰头部碰撞区域零件设计要求和准则，以A柱饰板为研究对象，通过将碰撞有限元理论引入到柱饰板的优化设计中，提出了行之有效的柱饰板优化设计方案。利用仿真分析得到碰撞过程中加速度和伤害值HIC(d)等结果来指导柱饰板系统的优化设计。并通过碰撞物理实验验证了优化方案的有效性。【Abstract】Thisstudyisforinteriorheadimpactzonepartsdesignoptimization．TakeA-pillarasa

2、nexample，offeredaneffectivewayofoptimizingA—pillarstructurebyCAEtechnology．UsingtheCAEanalysisresultsofaccelerationandHICdtoguidepillarsystemdesign．Theresearchshowsthat：appropriatematerial，reasonablepackagingandstylingA—surface，weakeningorstrengtheningstructureareeficiencywaytoa

3、dvancetheinteriorpartssafetyperformance．Theoptimizedstructureisofhighqualityinperformanceofautomobilecrash．【关键词】内饰汽车碰撞结构优化dd：10．3969／j．issn．1007-4554．2012．11．04本文以汽内饰A柱为研究对象，利用碰撞有0引言限元技术，分析A柱的结构对于碰撞安全性能影响，来指导A柱结构优化。在汽车交通事故中，乘员头部撞击内饰件引起的伤害被视为主要伤害。为降低这种伤害，美1柱饰板结构优化方法国汽车联邦协会制订了关于头部

4、保护的安全法规FMVSS201。此法规对于头部保护规范了内饰上1．1碰撞有限元优化设计现状部零件的设计要求，这些零件包括A、B、C柱和顶汽车正面碰撞时，头部撞击属于薄壁塑料件饰板等，其中乘员在交通事故中频繁撞击A柱的和钣金件的压塌、失稳、撕裂、弯曲失效等非线性安全性设计尤为重要。目前研究汽车碰撞普遍采大变形吸能过程，这种结构在计算时要同时考虑用的方法为试验方法和计算机仿真法。试验方法材料类型、几何形状、接触方式和摩擦因数等多种具有周期长、费用高、重复性差，采集的数据少等非线性因素的影响，运动方程式的建立和求解十缺点；计算机仿真相对于试验方法具有费用低、

5、周分复杂。一些学者在碰撞有限元建模及应用方面期短、重复性好、结果信息全等优点。通过碰撞仿开展了一些研究，欧盟第4框架计划项目建立了真分析，可以在短期内完成多次改进，为真车碰撞Humos有限元模型，丰田汽车研究中心建立了人试验提供充分的技术准备。体有限元模型，杨济匡等建立了一个基于人体解收稿日期：2012—08—09上海汽车2012．11·15·剖学结构的头颈部三维有限元模型，这些模型可以达到缓冲作用。以用于CAE分析。徐申明等利用有限元分析对前保、发动机罩等结构进行了参数优化，高云凯等研2基于Primer9．3的碰撞有限元模究了轿车前舱件的结构、利用有

6、限元技术进行了型创建优化，雷刚等建立了整车的有限元模型，对整车模型进行正面碰撞仿真分析。以上研究多为汽车前2．1模型的建立部碰撞，其碰撞危害多来自于车身变形对人的挤本模型应用有限元前处理软件Hypermesh8．0压危害，而对于高关注度头部碰撞区吸能件的优进行网格化前处理，应用Primer9．3建立碰撞有限化设计研究甚少，且以上研究其优化设计多集中元模型。在某个具体参数的变化，具有一定的研究意义，但(1)使用侧面碰撞的BIW或正面碰撞的缺乏一定的应用价值。本文基于此展开了研究，BIW，将撞击区域附近的网格局部细化。通过建立头部碰撞区的有限元模型，对不同

7、优化(2)按照FMVSS201标准的要求，将侧门去方案进行了有限元分析，得到了最佳优化模型并掉，车窗打开，AGL调到中间位置。给出了此区域吸能件的设计准则。(3)建立立柱、顶饰、把手、密封条、气帘、遮1．2柱饰板设计准则阳板等内饰件的模型，并按照实际安装状态与上饰板A、B、C柱的设计要充分考虑其头部碰BIW连接。材料属性对仿真结果影响很大，模型撞吸能设计能力，尤其是如图1立柱上饰板碰撞区，的材料属性设置和实际应用保持一致。吸能的原理是当头部受到撞击时，缓冲空间和吸能(4)建立HeadForm的有限元模型。结构能部分吸收碰撞动能，使乘员不受致命伤害，吸(

8、5)将BIW的rocker根据实际使用工况进行能设计可以通过3种有效的方法来实现。约束，并建立