轎車側(cè)面碰撞乘員艙分區(qū)剛度優(yōu)化與匹配研究.pdf

1、隨著汽車保有量的增長，道路交通事故已經(jīng)成為世界性的一大社會問題。近十年的交通事故統(tǒng)計表明，側(cè)面碰撞引起的交通事故均高于正面碰撞，側(cè)面碰撞的致死率僅次于正面碰撞，而致傷率則居第一位。汽車側(cè)面是車體中強度較薄弱的部位，側(cè)面碰撞緩沖區(qū)較小，車體吸能的能力較弱，乘員面臨的損傷風(fēng)險很高。因此，開展汽車側(cè)面碰撞安全性研究，對于提高我國汽車產(chǎn)品的整體安全性能具有重要意義。
　　 本文針對國內(nèi)某自主品牌轎車，對轎車乘員艙剛度優(yōu)化、乘員艙側(cè)面不同

2、區(qū)域剛度的匹配規(guī)律以及分區(qū)剛度與乘員傷害指標的關(guān)系進行了研究，研究工作與結(jié)論對側(cè)面碰撞安全性的研究有一定參考價值。主要工作與結(jié)論如下：
　　 (1)按照我國側(cè)面碰撞法規(guī)標準，建立了用于汽車側(cè)面碰撞計算機仿真計算的移動變形壁障有限元模型，根據(jù)移動變形壁障的變形特性以及吸能特性都滿足法規(guī)的要求，驗證了建立的移動變形壁障模型的可靠性，證明了該移動變形壁障可以用于汽車側(cè)面碰撞的計算機仿真研究；
　　 (2)建立了包括車身、發(fā)動機

3、、變速箱、懸架系統(tǒng)、車輪總成、電動機、油箱和電池等較為完整的汽車側(cè)面碰撞仿真有限元模型，并進行側(cè)面碰撞仿真。從整車的能量與質(zhì)量守恒情況、運動情況、速度變化以及車身變形等幾個方面分析了計算機仿真的結(jié)果，得出該整車有限元模型可信，可以用于接下來的研究，另外，通過對整車進行安全性的評價得知，換算后得到的駕駛員的肋骨平均變形量為35.45mm，其C-NCAP評分計算胸部分值僅為1.31分，說明轎車側(cè)面碰撞安全性能較差，需進行改進與優(yōu)化。

4、　　 (3)提出將車身側(cè)面碰撞區(qū)域劃分為六個區(qū)域進行轎車乘員艙剛度的研究，并分析了原始模型的車身剛度水平以及乘員艙分區(qū)剛度改善潛力；結(jié)果表明，車身側(cè)面剛度呈現(xiàn)“上弱下強”的趨勢，剛度分布不夠合理；同時，明確了乘員艙分區(qū)剛度優(yōu)化的設(shè)計對象分別為：B柱內(nèi)外加強板、門檻加強板、前后車門防撞桿、地板橫梁及內(nèi)部加強板、后地板橫梁和車頂橫梁等8個關(guān)鍵構(gòu)件，為下一步改善整車側(cè)面抗撞性，分區(qū)剛度的優(yōu)化與匹配奠定了基礎(chǔ)。
　　 (4)為提高優(yōu)化

5、效率，進行了側(cè)面碰撞簡化模型的研究；然后基于側(cè)面碰撞的簡化模型研究，采用正交試驗優(yōu)化的方法，以B柱內(nèi)外加強板、門檻加強板等8個關(guān)鍵構(gòu)件作為優(yōu)化設(shè)計對象，對整車分區(qū)剛度進行優(yōu)化研究；研究結(jié)果表明，相比原始方案，優(yōu)化方案l和優(yōu)化方案2的B柱侵入速度分別降了0.91m/s、1.93m/s；B柱上部侵入量分別減少9.92mm、26.18mm；B柱中部侵入量分別減少了31.01mm、69.99mm；B柱下部侵入量分別減少30.33mm、78.9m

6、m；優(yōu)化方案仿真結(jié)果表明優(yōu)化效果較為明顯；改善了側(cè)面碰撞中車體的抗撞性能。
　　 (5)研究了轎車側(cè)面分區(qū)剛度的匹配規(guī)律以及分區(qū)剛度與乘員傷害指標之間的關(guān)系；結(jié)果表明，整車側(cè)面高剛度水平組和低剛度水平組的分區(qū)剛度曲線均呈“山峰”狀，兩組曲線的剛度峰值呈150N/mm的橫差關(guān)系。對側(cè)面耐撞性的改善體現(xiàn)為各分區(qū)剛度曲線同步上升；同時，在不涉及假人的情況下，可以推算出“峰頂”剛度與乘員胸部得分的關(guān)系，可以有效的指導(dǎo)轎車側(cè)面碰撞耐撞性設(shè)