挤压铝合金车身前纵梁耐撞性研究

车身前纵梁是汽车发生正碰时吸能和传递载荷的重要部件。为提高车身前纵梁的耐撞性和轻量化水平,利用CAE分析研究了不同截面形状铝合金前纵梁50km/h冲击载荷下的总吸能量、碰撞力峰值及其变形模式。结果表明,"日"字形截面前纵梁适用性最佳。搭载某纯电动车型,50km/h全正碰试验后,前纵梁前端发生轴对称变形,吸能模式合理,后段未发生折弯失稳。     

基于C-NCAP五星碰撞的主体铝制纯电动车正碰车身框架结构设计

论文针对纯电动车与传统燃油车在造型和布置上的差异化特点带来的车身正碰框架中的设计难点和痛点,提出了一套完整、可行且有效的主体铝制量产正碰车身框架结构设计方法,此方法专门针对纯电动布置进行实体建模和正碰工况下的拓补优化设计,制定正碰主体铝材料结构设计方案,以实现吸能效率的提升,保障乘员舱的安全可靠性,同时兼顾轻量化和共线约束。基于CAE和试验验证结果,此设计车身各正碰指标均满足C-NCAP五星碰撞结构要求,比对ODB下的整车乘员伤害得分也满足相关要求,说明其可行有效性,为同类型车型的开发提供参考和指导。     

小型纯电动汽车正面碰撞分析

针对某单排座纯电动汽车,建立了碰撞有限元模型,并利用23 km/h低速全宽正面碰撞试验的整车碰撞吸能过程、碰撞变形及碰撞特性参数,验证了所建模型的完整及有效性。根据GB 11551—2014对50 km/h高速正碰工况下整车结构变形及B柱加速度特性进行分析,讨论了乘员安全空间及电池箱、电机、动力电线等纯电动汽车碰撞安全相关问题。     

正碰和偏置试验中的Q3损伤对比研究

针对目前儿童乘员保护不足的问题,本文在某款C级轿车上采用50km/h的正面100%重叠刚性壁障碰撞试验(简称正碰试验)和64km/h的正面40%重叠可变形壁障偏置碰撞试验(简称偏置试验)对比分析Q3儿童的损伤情况。依据C-NCAP 2021版评价规程对2个试验工况中Q3儿童进行评价。2种工况,儿童假人体现的损伤情况均严重。正碰试验中头部、颈部和胸部压缩量的损伤值更大。对胸部累积3ms合成加速度而言,偏置试验得分很低,损伤更大。目前,5点式儿童安全带起不到很好的缓冲吸能的保护效果。车辆开发商可以设计能更好保护儿童乘员的约束系统。     

正面碰撞设计中约束系统优化工况选择

2012版C-NCAP碰撞工况中的40％偏置碰撞的试验速度由56km／h提升至64km／h,而100％刚性壁正碰仍保持50km／h．两者之间巨大的速度差,使约束系统的匹配变得更加困难。文章通过分析2款轿车和1款运动型乘用车的碰撞工况,采用仿真和台车试验的手段对乘员约束系统进行优化设计,使车辆碰撞安全性能得到优化。指出按乘员伤害值、约束系统能耗密度及能耗功率大小选定最坏碰撞模式,依此设定约束系统参数,在另一碰撞模式中加以验证的约束系统设计方法。     

基于零部件试验的保险杠系统轻量化研究

从变形模式、能量吸收和截面力传递等方面将零部件碰撞结果同整车碰撞结果建立关联,从而建立了保险杠-吸能盒零部件碰撞仿真模型并进行了试验,由此提出了一种通过零部件试验评价保险杠-吸能盒在整车碰撞中的性能特性的方法。运用该零部件碰撞模型进行了保险杠-吸能盒轻量化设计。优化结果表明,在减轻质量的同时保证了优化前、后整车碰撞特性基本一致,节省了大量计算时间。     

全承载式客车正面碰撞安全性的改进

研究了国内某量产全承载式客车的正面碰撞安全性,并改进其设计。采用有限元方法和多体动力学方法,建立了该客车的仿真模型、驾驶员约束系统仿真模型,进行了50 km/h正面碰撞仿真研究。客车的结构改进包括:在客车前端增加了吸能结构;为驾驶员约束系统匹配了安全带以及安全气囊。对改进后的模型进行了50 km/h正面碰撞仿真,计算了假人头部损伤值、胸部压缩量、大腿部伤害值。结果表明:改进后该客车50 km/h正面碰撞安全性有了较大提高,驾驶员损伤参数值均在乘用车正面碰撞乘员保护法规(GB11551-2003)参考值范围内。因此,将50 km/h作为客车正面碰撞试验速度在理论上具有可行性。     

管梁缓冲吸能元件特性试验研究

阐述了管梁缓冲吸能元件用作汽车变形吸能元件的优点,并对管梁缓冲吸能元件碰撞吸能特性进行了比较详细的试验研究。试验结果表明:管梁缓冲吸能元件的吸能曲线比较平稳,可以作为汽车碰撞吸能部件的一种选择;通过改善结构和材料特性可提高管梁缓冲吸能元件的吸能效果;通过"比吸能"概念提出了结构的吸能能力与重量之间的比例关系,为汽车轻量化设计提供了思路。     

汽车前副车架脱落设计

为解决车辆短前悬在正面碰撞中能量吸收不足导致整车加速度波形增高,对乘员的伤害增大的问题,对汽车前副车架脱落设计进行研究分析,包含零部件试验设计和CAE模拟分析及系统级试验验证。实现了副车架在碰撞中的脱落,碰撞能量得到释放,动力总成可以下沉,增加了机舱的变形吸能空间。为碰撞加速度波形的控制提供了一种新的方法,同时也为新车型被动安全性能的开发提供了一种新的思路。     

管梁元件冲击吸能特性实验研究

阐述了管梁元件用作汽车碰撞变形吸能元件的优点,并对管梁元件冲击吸能特性进行了比较详细的实验研究。试验结果表明:复合结构管的吸能效果最优,曲线比较平稳,可以作为汽车碰撞吸能部件的一种选择;通过改善结构和材料特性可提高管梁元件的吸能效果;通过"比吸能"概念提出了结构的吸能能力与重量之间的比例关系,为汽车轻量化设计提供了思路。     

新型防撞垫安全性能仿真与试验

为降低公路交通分流处车辆碰撞护栏端部事故的严重性,结合对防撞垫缓冲吸能原理的分析,设计出一种新型防撞垫结构,通过有限元仿真模拟和实车碰撞试验进行防撞垫安全性能分析与评价。结果表明:设计的防撞垫结构能够防护1.5t的小客车以60km/h速度正面碰撞,碰撞后车辆安全停止,停车位置满足导向驶出框要求,防撞垫的变形形态符合设计预想的缓冲吸能机理,乘员碰撞速度、乘员碰撞后加速度以及假人测试结果均满足乘员风险指标要求,试验结果和仿真结果具有较好的一致性,部分量化指标的误差在10%以内。研究结果为设计人员提供了一种可供选择的防撞垫结构,应用后必将提高公路交通分流处的安全防护水平。     

勇攀高峰Volvo V40获Euro NCAP历史最好成绩

成人乘员保护 Volvo V40的64km/h的40％偏置碰撞成绩为15.7分(满分16分),这项成绩几乎接近了满分,代表着Volvo V40结构耐撞性和乘员约束系统已经达到了很高的水平.图1为64km/h的40％偏置碰撞的照片,A柱仅仅向后位移了1mm,转向盘没有向上和向后的位移,乘员舱结构完好并且前车门可以正常打开,试验证明前部吸能区域设计合理,能够有效吸收碰撞的能量.     

高速公路双波护栏对客车碰撞的防护性能仿真研究与改进

采用有限元分析方法,基于客车碰撞规范中A级护栏和B级护栏防护性能的要求,建立了两种护栏以及客车的有限元模型.利用LS-DYNA软件进行了客车与护栏碰撞仿真和护栏结构改进分析.根据碰撞条件规范,模拟了客车以60 km/h和40 km/h速度,20.的角度分别与两种护栏碰撞的过程,以计算得出的客车加速度,运动轨迹和护栏的最大动态位移为参数评价了波形梁的防护性能.结果显示客车与两护栏碰撞的加速度均小于20g,客车运行轨迹平稳正常,但B级护栏吸能为47.8kJ,只占客车与护栏碰撞耦合系统中总吸能的41.4％.且A级护栏最大动态变形量为986 mm逼近允许值1 000 mm.这说明两种护栏的防护性能较差,且安全性能亟待提高,故对两护栏分别通过增加吸能结构进行了改进分析.改进后的B级护栏吸能为68.3 kJ,提高了43.3％;改进后的A级护栏最大变形量减小到898 mm,明显改善了绊翻和骑跨现象的风险.     

护栏端头事故分析与解决方案

为降低车辆碰撞护栏端部事故严重性,通过事故形态分析,提出护栏端头碰撞条件与评价标准,并给出解决方案。结果表明,小型车碰撞护栏端头易造成乘员严重伤害,应采用小型车对护栏端头进行安全评价;卷板式护栏端头通过卷曲波形梁板吸收车辆动能,碰撞方向加速度为12.5 g,可有效防护小型车100 km/h正面碰撞;吸能箱式防撞垫通过结构变形吸收能量,小型车60 km/h正面碰撞加速度最大为10.7 g,侧面碰撞加速度最大为16.1 g。研究成果对护栏端头安全设计和标准完善有指导作用。     

汽车侧面碰撞移动变形壁障试验方法

移动变形壁障是实车侧面碰撞试验时用来撞击试验车辆的标准试验工具，移动变形壁障前部的吸能块可采用不同的材料和结构，其性能对试验结果起主要影响，因此必须对吸能块及检验方法作相应规定，以保证试验结果的一致性，介绍了国外对移动变形壁吸能块性能进行考核的各种试验方法和评价要求，这些试验方法能够为我们进行侧面碰撞移动壁障的设计制造及检验提供参考。     

基于正交试验法的防撞梁耐撞性研究

针对国内某轿车前保险杠的吸能特性,本文采用正交试验法选定横梁外板的材料、厚度、结构为影响因素,利用Hypermesh有限元软件建立该保险杠的正面碰撞有限元模型,并基于Ls-Dyna求解器对保险杠横梁的最大位移及缓冲吸能装置的吸能特性进行了数值仿真。仿真结果表明:采用铝合金材料,厚度为2.5mm的辊压成形结构防撞梁在10km/h的低速正面碰撞工况下,碰撞后的安全距离最大,吸能特性最好。     

隧道入口护栏防护提升与乘员安全适应性分析

为提升高速公路隧道入口护栏的安全性能,采用调研分析、实车足尺碰撞试验和有限元仿真模拟综合研究方法,了解隧道入口护栏设置现状和安全防护提升需求,提出一种新型高防护等级金属梁柱式护栏,并给出其在隧道入口处的合理过渡设计。研究结果显示：护栏结构安全性能经实车碰撞试验验证,防护等级达到六（SS）级;护栏乘员安全适应性能经1.5 t小客车100 km/h和33 t大货车60 km/h以20°角碰撞模拟,车辆碰撞护栏时假人头部性能指标HPC均小于1 000,假人胸部压缩指标THCC均小于75 mm,假人大腿压缩力指标FFC均小于10 kN,假人各项性能指标均满足要求,护栏方案对车辆乘员安全适应性能较优,能够较好地保护车内乘员安全。研究为隧道入口护栏的安全性能提升及实际工程应用提供了有价值的参考。     

基于轻量化的超高强钢辊压前防撞梁碰撞性能实验研究

参考C-NCAP2012版管理规则,建立了前防撞梁正碰性能评价实验模型。对采用不同强度、不同厚度规格的辊压超高强钢前防撞梁,完成了正碰对比实验,研究了材料强度、厚度对前防撞梁零件碰撞性能的影响。实验结果表明,对同一强度材料,随着厚度的增加,加速度峰值及变形量减小;对于同一厚度,随着强度的增大,加速度峰值及变形量也减小。同时,实验证明对于同一截面的前防撞梁零件,通过采用强度更高的材料,可以在实现轻量化的效果下,获得接近或者相当的碰撞性能,为前防撞梁零件设计与新车型零件选材提供了参考。     

纯电动汽车追尾碰撞安全性能优化研究

提出纯电动汽车受到追尾碰撞时乘员舱结构稳定性及电安全性能的相关要求;针对某纯电动汽车追尾碰撞安全性能开发,参照GB 20072-2006对燃油车追尾碰撞的强制性要求,建立整车追尾碰撞模型进行有限元计算分析,基于分析结果指导纯电动车追尾碰撞安全性能优化设计。结果表明,针对纯电动汽车追尾碰撞,后部车身结构的安全性能设计需遵循逐级变形压溃的原理,充分提高变形吸能区的吸能效率;保证动力电池包固定结构及其周围结构的稳定,使其免受刚性结构挤压,同时避免挤压乘员舱。实车后碰撞试验结果显示改进后的车辆可满足安全要求。     

新型点阵夹层防撞梁与负泊松比吸能盒复合总成开发与吸能性能

为高效解决车身结构抗撞性和轻量化同步实现的难题，以乘用车前防撞梁与吸能盒为例，将点阵夹层结构与负泊松比结构用于其设计，并考察新型复合总成的吸能性能。以传统高强钢方案作为对标基准，获取待开发总成的性能设计依据。基于高强钢总成40%重合率碰撞试验，完成有限元模型的精度验证，进而获得全宽碰撞的结构响应特征及吸能参考数值，用于指导新型总成的开发。通过数值模拟算例，分析新型复合总成对冲击输入能量的适应性及吸能量对负泊松比吸能盒壁厚的敏感性，从而提出增加吸能盒封板与防撞梁支撑的改进方案。改进后的点阵夹层防撞梁具有更佳的承载刚度与载荷传递能力，总成变形模式愈加合理；改进前、改进方案1与改进方案2的总成吸能量分别占输入总能量的11.5%、68.2%与92.76%，高于高强钢方案的64.09%；改进方案2较高强钢方案减重32.9%。复合前防撞总成的台车试验与仿真结果对比显示：输入能量、碰撞初速度、总成吸能量、平均压溃量、平均碰撞力与回弹速度等指标的偏差绝对值均小于5%。结果表明：采用点阵夹层结构与负泊松比结构后，新型复合总成的吸能性能与轻量化水平均优于高强钢方案，2类结构适合于车辆承载与吸能结构，复合总成的设计方法与开发流程适用于相关新型结构的开发。