鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋行人保護(hù)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略

1、應(yīng)用與i式驗(yàn)鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋行人保護(hù)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略韓淑潔1，閆輝2(1青島遠(yuǎn)洋船員職業(yè)學(xué)院山東青島266071；2上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中，o上海201804)摘要：基于行人碰撞保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)在汽豐設(shè)計(jì)中的要求將鋁材料應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，通過(guò)CAE仿真分析了鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和鋼帝j發(fā)動(dòng)機(jī)蓋對(duì)行人碰撞頭部傷害標(biāo)準(zhǔn)H1C。對(duì)鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的結(jié)構(gòu)提出了優(yōu)化策略以達(dá)到碰撞時(shí)保護(hù)行人的目的。關(guān)鍵詞：行人保護(hù)；鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋：結(jié)構(gòu)優(yōu)化中圖分類號(hào)：THl2文獻(xiàn)標(biāo)

2、識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007—4414(2011)05—0100—03Pedestrianprotectionanalysisandstructuraloptimizationstrategyofaluminumhood14anShu—iie’YanHui2(1Qingdao㈣n曲imingmarinerscollege，QingdaoShandong266071，China；2SMCmotortechnicalcenter，Shangh

3、ai201804，China)Abstract：B∞edontherequirementsofpedestrianimpactprotectionstandardsinautomotivedesignthealuminumisappliedinhoodByCAEsimuiadon。theinjurythataluminumhoodandsteelhoodontheheadofpedestrianbycrashingisanalyzedT

4、hestructuralpelicyofaluminumhood’sstructureispulforward。whichcallgetthepurposeoftheeofiisionprotectionKeywords：pedestrianprotection；aluminumhood；structuraloptimization1引言據(jù)統(tǒng)計(jì)，從1998年開(kāi)始中國(guó)每年死于交通事故的行人超過(guò)2萬(wàn)人，在人與車的碰撞中，行人的頭部是最容易受

5、到損傷的部位，而且這個(gè)損傷往往是致命的”1。2003年歐盟頒布了2003—102一EC行人碰撞法規(guī)，要求從2005年lO月1日起，歐盟成員國(guó)所有新生產(chǎn)的乘用車都要配備行人保護(hù)系統(tǒng)。日本在2004年頒布實(shí)施了《步行者頭部保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》，要求新生產(chǎn)的車輛必須安裝行人保護(hù)裝置。美國(guó)高速公路安全管理局也正在為實(shí)施行人保護(hù)法規(guī)進(jìn)行最后的研究工作。我國(guó)在全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GTR)的基礎(chǔ)上制定了符合我國(guó)國(guó)情的行人安全標(biāo)準(zhǔn)GB／T24550—2009(汽車對(duì)行

6、人的碰撞保護(hù)》，并于2010年7月1日以推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施”1?；谛腥吮Ｗo(hù)的車輛開(kāi)發(fā)就變得越來(lái)越重要?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的許多汽車研究機(jī)構(gòu)都開(kāi)展了行人安全方面的研究2009年8月23日上午國(guó)內(nèi)首例汽車撞行人碰撞試驗(yàn)在天津中國(guó)汽車技術(shù)研究中心碰撞實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。碰撞顯示：汽車的碰撞點(diǎn)主要是保險(xiǎn)杠和發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等部位。如果汽車能在這些部位上采取緩沖吸能的材料將能有效減緩事故發(fā)生時(shí)對(duì)人的傷害。鋁材與鋼材相比強(qiáng)度低，斷裂伸長(zhǎng)率低，彈性模量低，故考慮將鋁材料應(yīng)

7、用于發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，以減少碰撞時(shí)對(duì)行人頭部的傷害。利用CAE仿真技術(shù)分析了鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋對(duì)行人頭部碰撞的傷害并對(duì)鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的結(jié)構(gòu)提出了優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，實(shí)現(xiàn)了鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋對(duì)行人的保護(hù)，同時(shí)也滿足了汽車輕量化的設(shè)計(jì)要求。2行人頭部碰撞的數(shù)學(xué)分析目前HIC(HeadInjuryCriterion)已經(jīng)成為使用最為廣泛的頭部傷害評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)FMVss(FederalMomrVehicleSafetyStandards)

8、提出了刖c的計(jì)算公式”J：ItlC=(f2一‘1)[七J‘a(chǎn)dt]～Z5(1)b2一／1Jl’￡2一￡J≤15ms式中：n為頭部重心的合成加速度，t和t：在沖擊過(guò)程中時(shí)間積分的2個(gè)時(shí)刻，這兩個(gè)時(shí)間的取值應(yīng)使H／C取得最大值?，F(xiàn)在，世界各國(guó)的機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)幾乎都取H／C=1000作為安全界限值。當(dāng)汽車碰撞時(shí)的速度達(dá)到40km／h時(shí)，行人碰撞頭部傷害指數(shù)HIC基本達(dá)到或超過(guò)人體頭部嚴(yán)重傷害的界限值1000”1。3鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋圖1發(fā)動(dòng)機(jī)蓋總成

9、與鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋行人頭部碰撞的CAE分析收穡日期：201l一09一10作者簡(jiǎn)介：韓斑潔(1979一)女，山東棲霞人講師，硬士，研究方向：機(jī)械CAD／CAM／CAE。100萬(wàn)方數(shù)據(jù)應(yīng)用與試驗(yàn)一機(jī)械研究與應(yīng)用一域的面積的深度圖7增大內(nèi)板上的倒角(a)6k2110Ⅲt(b)6k2111tutat(c)6k211[)Juttt圖8鋁材面板涂裝烘烤后變形的分布(6)加大包邊圓角，或采用水滴包邊，減少應(yīng)力集中引起裂縫的可能性。加大包邊圓角如圖9所示。

10、(7)采用多緩沖塊支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)，增加緩沖塊數(shù)量，同時(shí)降低緩沖塊硬度，分散沖擊力分布，以降低關(guān)聯(lián)區(qū)域強(qiáng)度。如圖10所示。多緩沖塊設(shè)計(jì)可同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋模態(tài)起改善作用。圖9加大包邊圓角圖lO多緩沖塊支撐設(shè)計(jì)5結(jié)語(yǔ)基于汽車行人保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和汽車輕量化的要求，將鋁材料應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)蓋。通過(guò)CAE仿真分析，測(cè)得鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋碰撞時(shí)對(duì)行人頭部傷害HIC值，發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)完全相同的情況下，鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋幾乎起不到減少行人頭部傷害值HIC的作用。對(duì)鋁制起

11、動(dòng)機(jī)缸蓋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出了一些策略，以起到碰撞時(shí)保護(hù)行人的作用。本文的研究將對(duì)鋁制發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的設(shè)計(jì)起到參考作用。參考文獻(xiàn)：[1]中華人民共和國(guó)公安部2007年全國(guó)道路文通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)情況[EB／OL][2008—02—21]hltp：／／wwwmpsgoven／n16／n1282／n3553／143942ht“[2]阿立渡，廖洪波人一車碰撞時(shí)行人頭部撞擊特點(diǎn)及其試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法研究[J]北京汽車2007(4)：48【3]陳金華黃向寐趙克剛，等基

12、干兒童行人頭部保護(hù)要求的發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖扣碰撞性能研究[J]汽車技術(shù)2011(2)：26—29[4]喬維高，朱西產(chǎn)行人與汽車碰掩巾頭部傷害與保護(hù)的研究[J]農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2006(9)：29—31，【上接第螂頁(yè))力的增加而略有下降，但下降趨勢(shì)并不明顯，在本文所使用的壓力范圍內(nèi)研磨壓力對(duì)表面粗糙度的影響不大。綜合考慮粗研磨、半精研磨、精研磨依次選用壓力分別為514—64N、45—514N、64—771N。42主軸轉(zhuǎn)速對(duì)工件表面粗糙度的影響研磨速

13、度是將時(shí)間量引人工件的變形中，其主要影響工件表面在研磨加工中變形速度，影響工件的物理和機(jī)械性能，對(duì)工件的特性影響不明顯但高速研磨過(guò)程中，摩擦產(chǎn)生的熱量能夠加快催化加速鍺片的去除，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速為900r／min時(shí)，磨具磨損比較嚴(yán)重，導(dǎo)致工件在自轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生震動(dòng)，被加工鍺片的表面質(zhì)量不高，所以主軸轉(zhuǎn)速選擇750r／min。43磨料粒度對(duì)工件表面粗糙度的影響工件已加工表面粗糙度隨磨料粒度變化的關(guān)系如圖5所示，可看出，鍺片的表面粗糙度值隨磨料粒度的變

14、細(xì)而變小，粗加工時(shí)磨料粒度大，磨粒尺寸大，102磨粒間距也大，磨盤表面粗糙，每個(gè)磨粒的切削深度增大，相應(yīng)的被加工的鍺片的粗糙度值較大，半精研磨時(shí)，磨料的粒度為w28，w7，在此過(guò)程中，磨粒的尺寸稍小，逐漸將前者留下的粗糙峰磨削掉，最后采用精加工，采用4號(hào)納米盤研磨，在高速化學(xué)研磨下，被加工工件的表面質(zhì)量較高，粗糙度達(dá)到24nm。5小結(jié)本文通過(guò)對(duì)磨料的成分、研磨壓力、主軸轉(zhuǎn)速等參數(shù)與被加工鍺片表面粗糙度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，確定了鍺片高速機(jī)械化學(xué)研