新材料与新工艺在保险杠防撞梁中的应用与发展趋势

轻量化是未来汽车发展的趋势之一,保险杠防撞梁系统承担着汽车碰撞时能量传递与吸收的重要角色,一直是轻量化技术应用的重点。分析了近年来新材料与新工艺在保险杠防撞梁开发中的应用现状,得出多形态混合材料是未来保险杠防撞梁在材料轻量化应用中的发展趋势,而与新材料相对应的新工艺也会向多样化发展。最后指出,中低端车型的保险杠防撞梁由低成本的高强钢为主,而铝合金比重逐渐增大,超高强钢3D热辊弯防撞梁将逐步推广应用。     

保险杠安全性能仿真分析与试验研究

针对某乘用车原钢制保险杠低速碰撞变形大的问题和汽车轻量化设计的需求,新开发了铝合金保险杠。分别建立了原钢制保险杠和新开发的铝合金保险杠的有限元模型,对其进行了三点静压仿真,并进行了试验验证。结果表明,铝合金保险杠强度性能优于原钢制保险杠。通过台车碰撞仿真和试验,分析了两款保险杠的耐撞性,相同工况下铝合金保险杠防撞梁的变形量和台车减速度值均小于钢制保险杠,其耐撞性优于原钢制保险杠。     

汽车铝质防撞梁的轻量化设计及分析

运用结构优化的方法,对防撞梁进行轻量化设计并分析防撞梁的刚度、模态、托钩强度及高速刚性墙碰撞等工况性能。结果表明:铝合金防撞梁的轻量化及安全性能较高强度钢均有明显改善,且铝合金防撞梁吸能量大,加速度峰值小,在满足被动安全性与行人保护安全性要求的同时,可实现轻量化。     

一种汽车防撞梁轻量化结构的仿真分析与试验研究

为兼顾汽车结构轻量化和碰撞安全性的要求,本文中提出了一种铝合金波纹板加强结构设计方案用来加强盒形汽车防撞梁。通过建模与仿真研究了波纹板的不同结构特征和参数对防撞梁加强作用的影响,并进行了集中载荷和均布载荷条件下的试验验证。仿真和试验的结果均表明,铝合金波纹板加强结构是汽车防撞梁轻量化设计的有效方法,具有重大的工程应用价值。     

塑料后防撞横梁的选材及设计开发

文章以某款车型为例介绍塑料后防撞的设计开发过程。文章系统性地对三种材料的性能、成本、轻量化效果、应用成熟度等进行综合对比,确定塑料后防撞梁选材方案为GMT(Glass Mat reinforced Thermoplastics)材料;随后根据材料特性及零件要求进行结构设计,并根据CAE分析结果对结构进行优化,避免了应力集中,对局部补强从而提高强度,开发了满足性能要求的GMT后防撞梁。开发的GMT后防撞梁方案可减少生产工序,具有良好的轻量化效果。同时在此过程中积累了防撞梁设计开发的经验:拖钩结构的布置位置对后防撞梁性能影响很大,布置位置不合理将会导致拖钩强度不足,拖钩结构位置要避免直接集成在塑料后防撞横梁上。     

基于热冲压成型技术的汽车前防撞梁设计

为了达到车身轻量化的目的,文章以某款轿车基于热冲压成型技术的前防撞梁为例,模拟分析了该车型的前防撞梁在低速碰撞时的工况,通过计算和对比不同料厚下,前防撞梁对碰撞时所产生能量的吸收,为汽车的前防撞梁的设计提供依据.通过分析表明,在汽车设计时使用料厚为2.0 mm的热冲压防撞梁,不仅碰撞时所产生的能量吸收最大,而且是实现汽车轻量化的有效途径.该研究为前防撞设计开发提供了一定的理论依据,其研究结果对前防撞梁设计及结构优化均具有重要的实际意义.     

低成本后保险杠缓冲梁轻量化研究

为了减轻保险杠缓冲梁质量及生产成本,开发满足GB17354和RCAR法规的低成本GMT保险杠缓冲梁轻量化方案,并通过对轻量化工艺技术可行性进行讨论,提出了低成本保险杠缓冲梁轻量化发展方向。     

车身轻量化实现的思路及途径

车身轻量化对减少尾气排放、提高燃油效率和车辆安全性方面意义重大,为实现车身轻量化,本文就轻量化实现的思路和途径进行了分析和论述。主要从新材料的应用、车身结构优化和生产工艺的革新三方面进行阐述。新材料应用上分析了高强度钢、铝合金、镁合金、塑料等新材料的特性及应用现况;车身结构优化主要有布局优化、尺寸优化、形状优化等几种方法;最后针对新材料、新结构应用后导入的新工艺做了介绍,如热冲压成型、激光拼焊板、液压成型和合金材料新型压铸方法等。     

某款轿车变型开发中车身结构轻量化的研究

本文中针对现有平台车型C-NCAP五星级碰撞安全车身,基于车身结构轻量化要求,通过CAE仿真改进车身结构,开发了一款满足C-NCAP五星级碰撞标准的全新紧凑型A级轿车。在现有平台车型基础上,构建高精度整车碰撞有限元模型,通过前纵梁、副车架和前防撞梁结构的改进设计,以整车加速度波形、前围侵入量和前纵梁变形模式等为结构开发目标,进行车身轻量化设计。结果表明,在达到车身结构轻量化要求的同时,改善了车辆的安全性能。     

FDS技术在钢铝混合车身上的应用

随着汽车轻量化的发展,新材料、新工艺不断被应用,高强钢、铝合金、镁合金及碳纤维等轻质材料应用比例越来越高。多元化的材料对连接工艺和技术也带来了新的挑战,传统的电阻点焊已不再适用,包括流钻螺钉(FDS)、自冲铆接、铝点焊、结构胶等连接新工艺逐渐被主机长广泛应用。文章基于某款钢铝混合的轻量化新能源车型,介绍了铝合金减震器塔与钢制车身的流钻螺钉FDS连接设计与应用,希望能给同行以参考。     

基于行人保护的SUV前保险杠防撞系统优化

为减小SUV车型在人车碰撞中对行人小腿的伤害,文章对SUV车型前保险杠造型进行了优化。分析了上支撑与下支撑布置和材料对小腿碰撞伤害值的影响,结果表明,当前保险杠上支撑安装位置处于小腿上部质心以下时,上支撑与小腿上部质心距离及上支撑材料对胫骨加速度值影响较大,上支撑与下支撑距离与下支撑材料对剪切位移影响较大。采用优化后的前保险杠防撞系统有效地控制了行人小腿伤害值,有利于该车型行人保护性能的提升,为以后SUV车型行人保护前保险杠防撞系统设计提供一些参考。     

生产装备

介绍了GMT材料的特性及其在国内外汽车上的应用情况。以某车型为例,对GMT材料应用于后防撞梁过程中的结构设计、模具开发和生产制造技术进行了研究,通过有限元分析方法分析了GMT后防撞梁在不同工况条件下的使用性能;并与860 MPa金属材料后防撞梁进行对比,从成本控制和轻量化等方面阐述了GMT材料的优势。     

DAF推出未来卡车概念版

<正>为进一步提升运输效率,DAF基于其12 t的LF送货车推出了轻量化版本——FTCC。轻量化车型FTCC相对之前的LF货车车身总重至少降低了500kg,这使得该款车拥有更多的载重空间,从而可为用户赢得更高的利润。这些轻量化的成果要归功于轻型材料和部件的应用。FTCC配货车部分悬架、车身的底板,甚至前保险杠都采用了铝合金材料。轻量化的车身降低     

基于熵权TOPSIS法的CFRP防撞梁轻量化研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,本文中基于抗撞性要求将某乘用车保险杠原钢制防撞梁替换为CFRP,并进行铺层优化设计。首先对CFRP层合板进行力学性能试验以获得材料参数,并通过三点弯曲仿真试验验证其准确性,然后根据等刚度设计原理,确定CFRP防撞梁的厚度,并通过保险杠低速碰撞有限元仿真对比分析两种材料防撞梁的抗撞性能。在此基础上,以质量、比吸能、最大侵入量和碰撞力峰值为目标,采用熵权TOPSIS方法对CFRP防撞梁进行铺层优化,确定出最优铺层方案。结果表明,在保证抗撞性能要求的条件下,优化后的CFRP防撞梁比原钢制防撞梁减轻了76.82%。     

新型复合材料在保险杠缓冲梁中的应用

介绍了汽车轻量化和新材料在汽车中应用的最新进展，介绍了GMT和LFT—D新材料的材料性能和成型工艺。研究了保险杠缓冲梁采用GMT新材料代替传统金属材料的可行性，并利用有限元分析方法分析材料替换前后的碰撞安全性能变化，最终验证了GMT新材料应用到缓冲梁设计中能够满足碰撞安全法规的要求。     

汽车车门防撞梁开发综述

通过对国内外目前汽车车门防撞梁开发的比较分析,分别介绍了铝合金、CFRP/AL、超高强钢等3种材料的车门防撞梁的结构及其制造方法.针对国内普遍采用的感应淬火车门防撞梁,提出了对车门防撞梁的原材料、机械性能以及零部件试验要求.     

汽车车门防撞梁开发综述

通过对国内外目前汽车车门防撞梁开发的比较分析，分别介绍了铝合金、CFRP/AL、超高强钢等3种材料的车门防撞梁的结构及其制造方法。针对国内普遍采用的感应淬火车门防撞粱，提出了对车门防撞梁的原材料、机械性能以及零部件试验要求。     

轿车改型开发中耐撞性及轻量化的研究

以速达公司某款车型为基础,进行车型改型开发。优化前防撞梁、前纵梁和防火墙的结构和材料,开发了一款质量轻、安全性高的紧凑型A级轿车。通过试验和有限元法对改型开发前后车型耐撞性进行分析,以防火墙侵入量、整车加速度波形、吸能盒和前纵梁的变形模式及吸能效果为改型开发目标,进行车身优化设计。结果表明,实现车身轻量化的同时,改善了整车安全性能和NVH性能。通过实车正面碰撞试验验证了结构和材料优化方案是可行的。     

碳纤维复合材料保险杠防撞梁强度分析

以碳纤维增强环氧树脂基复合材料(CFRP)为研究对象,提出了基于Digimat和Abaqus联合仿真的CFRP保险杠防撞梁结构强度分析方法。开展了不同载荷方向的拉伸和压缩力学性能试验,建立考虑拉压不对称的多尺度材料本构模型,对CFRP防撞梁的拖钩强度工况进行渐进失效分析,并通过部件级试验进行了验证。     

诺贝丽斯推出新一代高强度汽车铝材

<正>2015年8月,作为全球铝压延与回收利用的领先者,诺贝丽斯宣布已开发出专为汽车结构中的安全组件而设计的Novelis Advanz~(TM)7000高强度合金系列。Novelis Advanz~(TM)7000系列铝合金的强度比当前市场上大量使用的汽车用铝高出2~3倍,可用于制造保险杠系统、碰撞环和车门防撞梁等汽车组件。与当前市场上的高强度钢组件相比,Novelis