前縱梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及其對整車前碰撞安全性能的影響.pdf

1、隨著中國車輛保有量的持續(xù)增長，國民人均車輛的數(shù)目也在穩(wěn)步攀升；這個越來越普遍的交通工具，每天承載著數(shù)以億計的生命穿梭在擁擠的街道上。隨著居民安全意識的增強(qiáng)，大家將更多的視線放在了車輛的安全性上。在有數(shù)據(jù)統(tǒng)計的交通傷害事故中，正面碰撞造成的傷害數(shù)占到所有交通事傷害的40％左右。而在正面碰撞過程中，汽車前縱梁是主要的吸能和傳力部件。如何改進(jìn)前縱梁的變形模式，增加其在碰撞過程中的吸能量，減少其在碰撞過程中的載荷力峰值，是正面碰撞仿真分析研究中

2、的重要課題之一。
　　 本文在閱讀大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，了解汽車碰撞相關(guān)法規(guī)，以及薄壁直梁件、有限元仿真和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等方面對的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；結(jié)合薄壁直梁件的軸向壓潰特性，針對某一特定截面的薄壁直梁件，探討與分析其誘導(dǎo)槽的形狀、位置、深度和寬度對薄壁梁在碰撞過程中變形特點(diǎn)、能量吸收量、截面力載荷峰值的影響。研究結(jié)果表明：為了能使薄壁件在碰撞過程中發(fā)生軸向壓潰變形，可考慮在薄壁梁上開設(shè)適當(dāng)形式的誘導(dǎo)槽；當(dāng)薄壁梁開設(shè)bead形式誘導(dǎo)槽

3、時，可將誘導(dǎo)槽開設(shè)在薄壁梁的半波長位置處；誘導(dǎo)槽的深度和寬度對薄壁梁的變形和吸能情況有比較明顯的影響，誘導(dǎo)槽的深度以薄壁梁截面的5％到10％為宜，誘導(dǎo)槽的寬度不應(yīng)超過薄壁梁的半波長長度；當(dāng)誘導(dǎo)槽過深或者誘導(dǎo)槽過窄時，薄壁梁在碰撞過程中將會直接發(fā)生彎折變形，大大減少其能量吸收量。
　　 本文中運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計采取樣本點(diǎn)，在這些樣本點(diǎn)的基礎(chǔ)上運(yùn)用響應(yīng)表面法，對薄壁梁誘導(dǎo)槽的位置、寬度和深度進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化結(jié)果表明，誘導(dǎo)槽的深度對薄壁梁

4、的吸能量和載荷峰值的影響最為明顯。運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計方法對薄壁梁的雙誘導(dǎo)槽的方向、位置、深度、寬度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)槽的深度對薄壁梁的碰撞性能的影響比較明顯；基于上述結(jié)論，對誘導(dǎo)槽的位置進(jìn)行參數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)槽的之間的距離以半波長或者四分之一波長為宜。
　　 最后利用某一整車模型，分別利用上述的單誘導(dǎo)槽及雙誘導(dǎo)槽的相關(guān)結(jié)論，分析改進(jìn)后的前縱梁的變形情況及能量吸收量的變化情況，結(jié)果表明，運(yùn)用上面的結(jié)論，可使前縱梁在碰撞過程