轎車(chē)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(chē)保有量的增長(zhǎng)，道路交通事故已經(jīng)成為世界性的一大社會(huì)問(wèn)題。近十年的交通事故統(tǒng)計(jì)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(chē)側(cè)面是車(chē)體中強(qiáng)度較薄弱的部位，側(cè)面碰撞緩沖區(qū)較小，車(chē)體吸能的能力較弱，乘員面臨的損傷風(fēng)險(xiǎn)很高。因此，開(kāi)展汽車(chē)側(cè)面碰撞安全性研究，對(duì)于提高我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)品的整體安全性能具有重要意義。
　　 本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某自主品牌轎車(chē)，對(duì)轎車(chē)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(biāo)的關(guān)系進(jìn)行了研究，研究工作與結(jié)論對(duì)側(cè)面碰撞安全性的研究有一定參考價(jià)值。主要工作與結(jié)論如下：
　　 (1)按照我國(guó)側(cè)面碰撞法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，建立了用于汽車(chē)側(cè)面碰撞計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算的移動(dòng)變形壁障有限元模型，根據(jù)移動(dòng)變形壁障的變形特性以及吸能特性都滿(mǎn)足法規(guī)的要求，驗(yàn)證了建立的移動(dòng)變形壁障模型的可靠性，證明了該移動(dòng)變形壁障可以用于汽車(chē)側(cè)面碰撞的計(jì)算機(jī)仿真研究；
　　 (2)建立了包括車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)

3、、變速箱、懸架系統(tǒng)、車(chē)輪總成、電動(dòng)機(jī)、油箱和電池等較為完整的汽車(chē)側(cè)面碰撞仿真有限元模型，并進(jìn)行側(cè)面碰撞仿真。從整車(chē)的能量與質(zhì)量守恒情況、運(yùn)動(dòng)情況、速度變化以及車(chē)身變形等幾個(gè)方面分析了計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果，得出該整車(chē)有限元模型可信，可以用于接下來(lái)的研究，另外，通過(guò)對(duì)整車(chē)進(jìn)行安全性的評(píng)價(jià)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(píng)分計(jì)算胸部分值僅為1.31分，說(shuō)明轎車(chē)側(cè)面碰撞安全性能較差，需進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

4、　　 (3)提出將車(chē)身側(cè)面碰撞區(qū)域劃分為六個(gè)區(qū)域進(jìn)行轎車(chē)乘員艙剛度的研究，并分析了原始模型的車(chē)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(chē)身側(cè)面剛度呈現(xiàn)“上弱下強(qiáng)”的趨勢(shì)，剛度分布不夠合理；同時(shí)，明確了乘員艙分區(qū)剛度優(yōu)化的設(shè)計(jì)對(duì)象分別為：B柱內(nèi)外加強(qiáng)板、門(mén)檻加強(qiáng)板、前后車(chē)門(mén)防撞桿、地板橫梁及內(nèi)部加強(qiáng)板、后地板橫梁和車(chē)頂橫梁等8個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件，為下一步改善整車(chē)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(jìn)行了側(cè)面碰撞簡(jiǎn)化模型的研究；然后基于側(cè)面碰撞的簡(jiǎn)化模型研究，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化的方法，以B柱內(nèi)外加強(qiáng)板、門(mén)檻加強(qiáng)板等8個(gè)關(guān)鍵構(gòu)件作為優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)整車(chē)分區(qū)剛度進(jìn)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(chē)體的抗撞性能。
　　 (5)研究了轎車(chē)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(biāo)之間的關(guān)系；結(jié)果表明，整車(chē)側(cè)面高剛度水平組和低剛度水平組的分區(qū)剛度曲線(xiàn)均呈“山峰”狀，兩組曲線(xiàn)的剛度峰值呈150N/mm的橫差關(guān)系。對(duì)側(cè)面耐撞性的改善體現(xiàn)為各分區(qū)剛度曲線(xiàn)同步上升；同時(shí)，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(chē)側(cè)面碰撞耐撞性設(shè)