基于侧面碰撞的热成型高强度零件开发

以某型轿车为例,基于轻量化车身目标进行准静态三点弯曲和动态冲击数值模拟分析,获得了适合车身结构的高强度热成型零件。根据C-NCAP法规要求,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车车身侧碰模型,将优化设计零件引入整车进行侧碰仿真对比分析。结果表明,采用1.6 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通高强度钢防撞梁后,整车车身侧碰抗撞性能获得大幅改善且车体变形显著减小,车身质量减轻3.7 kg,整车减重0.28%。     

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。     

车辆正面碰撞中的耐撞性能仿真分析

为了评价汽车在正面碰撞事故中耐撞性能,应用HyperWorks仿真软件建立了车辆正面100%碰撞有限元模型。后处理利用HyperView对B柱下端加速度、A柱上部最大折弯角、前围板侵入量以及前门铰链变形量4项重要评价指标进行仿真分析,以此评估正面碰撞中车体的耐撞性能。结果表明:B柱下端最大加速度小于3ms合成加速度72g的要求,A柱上部最大折弯角对乘员伤害程度在允许范围内,前围板变形云图小范围超出目标值,前门铰链变形量不影响碰撞后车门的正常开启,车体耐撞性能良好。类比2017年C-NCAP实车正面碰撞结果,表明仿真试验具有较高的可信性,为车体耐撞性优化设计提供依据。     

动态

C-NCAP:华泰B11碰撞试验完成2011年7月19—21日,在中国汽车技术研究中心碰撞试验室内,成功完成了荣成华泰汽车有限公司生产的华泰元田牌SDH7180AFM4型轿车(B11)的C-NCAP碰撞试验。在正面100%碰撞试验后,试验车辆回弹距离较长,说明其车身刚度较大,因此碰撞过程中的减速度也比较大,这对车内的安全约束系统是个严重考验。侧面碰撞试验后,车门上的防撞梁清晰可见,车内前后排假人坐姿均保持稳定。正面40%碰撞试验后,乘员舱结构保持完整,4个车门均可顺利打开,车内的踏板也没有发生明显的侵入变形。     

车辆正面碰撞中乘员舱结构耐撞性研究

从安全角度考虑乘员舱是乘客的生命舱。利用HperWorks软件建立乘员舱正面碰撞仿真模型,依据乘员舱内部三维空间压缩量、左侧门框变形量、B柱加速度三个指标,分析乘员舱在正面碰撞中的耐撞性能。结果表明:在正面碰撞中,乘员舱在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向最大压缩量分别是233.66mm、49.67mm和222.61mm,三维空间压缩量在允许范围内,但在X轴、Y轴方向仍有优化空间。从左侧门框变形量、B柱加速度变化曲线分析,乘员舱的耐撞性能也符合C-NCAP的要求。     

基于C-NCAP的汽车全正面碰撞仿真计算

以某轿车为研究对象,建立了整车全正面碰撞有限元模型,包括底盘、车身、动力总成、乘员约束系统、假人、地毯等子系统,总结了各子系统的建模经验.按照C-NCAP规定的全正面碰撞试验条件,完成了整车全正面碰撞计算,得到了整车速度、加速度、能量和假人伤害值,并按照C-NCAP评分规则对假人伤害值进行了评价,得到了全正面碰撞的分数...     

解决正面碰撞布置问题的优化方案

文章针对某左舵车型在正面碰撞开发过程中出现车体加速度较大和局部车身侵入量过大问题进行分析,运用仿真手段进行原因分析,针对车身结构和机舱布置存在的缺陷,提出有效的改进方案。优化后车体加速度和车身侵入量等均得到改善,车体加速度由原来的51.2g降低到39.5g,车身侵入量由78mm减小到40mm。结果表明优化变速器与副车架以及车身安装点相撞问题并配合优化纵梁的变形模式后,各项指标均达到C-NCAP 2021五星目标值要求。     

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。     

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。     

大客车车身骨架碰撞仿真分析

在ANSYS／LS-DYNA中建立了大客车车身骨架正面碰撞有限元计算模型，并在普通计算机上完成了整车与刚性壁的碰撞仿真计算，从结构变形、乘员生存空间和碰撞加速度三个方面分析了车身骨架的耐撞性问题，讨论了改进方法和措施。     

某微型汽车侧面碰撞安全性能优化

针对某微型汽车在侧面碰撞时B柱和车门变形较大、假人伤害严重、在C-NCAP侧面碰撞时得分较低问题,建立了该微型汽车侧面碰撞仿真模型,对其侧面车身结构进行优化,并进行了有限元模拟计算。优化前、后的侧面碰撞仿真结果对比表明,优化后车门侵入量明显减小,假人伤害值降低,侧面碰撞得分提高,车辆的侧面碰撞安全性显著提高。     

小偏置碰撞中车轮侵入方向对于车门防撞管的影响

根据中国保险汽车安全指数(C-IASI)提出的关于低重合率正面碰撞(SOFC)的评价试验(25%小偏置正面碰撞试验)及评价规范对某车型进行评价和优化。基于Pam-Crash求解器,使用有限元仿真法研究车身及门内防撞管在受到从车轮传递的不同方向的载荷条件下的变形情况及乘员舱的侵入量,并针对其中的防撞管出现的问题提出优化方案。研究表明,车门防撞管是否能有效支撑,对于乘员舱侵入量大小有显著的影响,通过增加车门防撞管支架的方案,能够有效防止防撞管脱出,增强防撞管安装稳定性。     

2000 MPa热成形车门防撞梁开发与性能研究

为了满足纯电动汽车车身的轻量化需求,采用新型2 000 MPa热成形钢替代传统22Mn B5进行车门防撞梁的轻量化设计。为验证2 000 MPa热成形车门防撞梁的应用可行性,采用LS-DYNA软件对整车进行侧面碰撞仿真分析,结果显示碰撞侵入量、侵入速度和关键零部件的塑性应变均符合设计要求。经热冲压仿真分析,2 000 MPa热成形车门防撞梁符合工艺要求,软模和硬模阶段研究了不同的加热设备和工艺参数对2 000 MPa热成形车门防撞梁组织和拉伸力学性能的影响,结果显示加热温度930℃,保温时间300 s和330 s,转移时间约12 s,可实现热成形后的抗拉强度≥2 000 MPa的性能目标。将前后车门防撞梁分别置于万能试验机上进行零件三点弯曲性能检测,结果显示前车门防撞梁三点弯峰值力大于25 k N,后车门防撞梁三点弯峰值力大于29 k N,远高于10.01 k N的设计目标值。经过2 000 MPa热成形车门防撞梁和车门内板的点焊工艺参数优化和连接设计优化,满足了前后车门系统的开闭耐久性能要求。在保证整车侧碰安全性能的情况下,2 000 MPa热成形车门防撞梁比采用传统22Mn B5质量减轻11.7%,实现显著的轻量化效果。     

某车型匹配新型大尺寸变速器的正面耐撞性优化

2012版C-NCAP正面偏置碰撞速度与欧洲相同,对汽车耐撞性要求比以前更为严格。针对某车型重新匹配新型大尺寸变速器后导致正面吸能空间不足、正面偏置碰撞安全性能下降的问题,根据试验结果和有限元分析结果进行了正面车身结构优化。通过优化纵梁降低了整车加速度波形,减少了乘员舱的侵入量,使该车型能够满足整车安全性能要求。     

A Research on the Forward Concept Design of Car Body for Frontal Crash

提出了基于正面碰撞的轿车车身正向概念设计流程.首先对某车型的原始车身外表面进行了拓扑优化,得到较优的结构,通过建立梁单元简化模型,快速验证拓扑结构的有效性;对准静态加载工况,进行尺寸优化,得到车身主要部件的初步尺寸,作为正撞仿真的基础;以矩形薄壁直梁为研究对象,应用梁单元等效模型进行了正面抗撞性概念设计,得到轿车车身的初步尺寸,作为结构详细设计的基础.结果表明,此概念设计流程切实可行且易于实现,可为车身达到各项预期性能打下良好的基础.     

轿车车门侧面碰撞有限元模拟

针对轿车侧面碰撞安全性问题,通过有限元方法对中国产某轿车车门的侧面碰撞安全性进行了模拟分析。应用美国ETA/VPG及LS-DYNA软件,建立了车门有限元模型,参照美国侧面碰撞法规FMVSS 214,对车门结构侧面抗撞性能进行了有限元模拟分析,并对车门结构进行改进,探讨了相应的轿车侧面碰撞安全性改进措施。由改进前后的仿真计算结果对比表明:改进后车门向内的变形减少了,该车型侧面抗碰撞能力得到提高,从而使侧面碰撞安全性得到改善。     

基于仿真设计的电动汽车正面碰撞研究

以显式动态有限元理论为基础,利用LS-DYNA对某型电动汽车正面碰撞进行了仿真研究。使用HYPERMESH对几何模型进行了网格划分。有限元模型中分别使用点焊和节点耦合的方法模拟车身焊接及电池与底架的螺栓连接。通过对仿真模型的虚拟实验分析,对汽车底架结构进行了改进设计并对电池组的碰撞安全性进行了考察。对改进后的车身进行了正面碰撞仿真和正面碰撞试验,结果表明,仿真结果比较准确地反映了该车实际碰撞过程,改进后的底架结构有效地提高了驾驶室处底架的刚度,减小了横梁的弯曲变形,将车门的变形量控制在可接受范围内。     

车门防撞梁选型策略研究

为提高汽车侧面碰撞的耐撞性,以车门防撞梁为研究对象,基于三点弯曲试验搭建有限元模型,对比4种防撞梁的仿真结果。综合考虑质量、材料、结构以及成本因素,分析各防撞梁的吸能特性和抗弯能力,为今后车门防撞梁的选型提供可借鉴的方法。研究结果表明:同种材料的防撞梁,随着厚度的增加,性能越好;热成型钢与冷成型超高强钢性能差距不大,但成本相对较高; W型防撞梁的抗弯性能优于管状防撞梁。     

基于某轿车正面碰撞的A柱折弯分析与优化

介绍了汽车碰撞仿真的基本理论,按照中国新车评价规程（C-NCAP）规范,以A柱折弯程度为研究对象,建立了汽车整车有限元模型,采用LS-DYNA求解器求解,仿真分析了轿车正面碰撞后A柱的折弯程度,以降低A柱折弯程度为优化目标,分别对前纵梁、吸能盒、前围板以及A柱进行了材料和结构优化,对比优化前后的仿真结果,得知优化后A柱折弯程度显著降低,B柱下端加速度基本不变。     

纯电动SUV正面25%偏置碰撞仿真和优化

为研究某款纯电动SUV在正面小重叠碰撞下的安全性能,根据美国高速公路安全保险协会发布的测试规程,应用ANSA软件建立纯电动SUV正面25%偏置碰撞模型,利用LS-DYNA显式求解软件进行了计算。通过HyperView后处理软件分析了整车加速度、前围板最大侵入量、关键部件变形和吸能情况,发现该车型碰撞力有效传递路径为上纵梁传递到A柱,轮胎通过悬架系统传递到中地板边梁和门槛梁,而关键吸能部件(吸能盒和前纵梁)没有成为有效的碰撞力传递路径;乘员舱相关部件(A柱、A柱上边梁及中地板边梁等)刚度不足,该车型乘员舱变形严重。针对该车型在正面25%偏置碰撞试验中乘员舱变形严重的问题,从改善碰撞力传递路径和采用轻型铝合金材料以提高乘员舱刚度两个方面进行了优化。结果表明:整车碰撞安全性得到有效提高,乘员舱侵入量明显减小,前围板最大侵入量由246.59 mm减小到151.29 mm,降低了38.65%,结构评级由"差"提升到"良好"。针对提高乘员舱刚度后整车加速度峰值过大的问题,进行了L9(34)正交试验分析,得到了在前围板最大侵入量由151.29 mm降低到146.49 mm的前提下,整车加速度最大峰值由55.86g降低到44.77g的最优组合方案。