综合行人下肢保护和低速碰撞的保险杠性能研究

摘要

保险杠是汽车必须配备的安全保护部件，它的主要作用是在汽车发生低速碰撞事故时保护车身前部的翼子板、散热器、发动机罩和前部灯具等易损部件，因此保险杠需要具有足够的刚度。但是，在绝大多数的汽车-行人碰撞事故中，行人下肢最先与汽车的保险杠接触，如果保险杠刚度过大的话势必加重碰撞事故中的行人下肢损伤程度。因此，本文综合考虑行人保护法规与保险杠低速碰撞法规的要求，分别采用有限元仿真方法和试验方法，对保险杠的碰撞安全性进行了研究。
　　 本文通过大量文献的查阅对国内外近些年在保险杠低速碰撞和行人保护方面的研究方法和研究现状做了简要概括。同时，分析了相关法规主要技术内容和试验要求，为后文低速碰撞仿真分析、行人保护仿真分析和低速碰撞试验设备开发提供了参考依据。在此基础之上，按照欧盟ECE R42低速碰撞法规和Regulation(EC)No78/2009行人保护法规对某量产轿车和某量产SUV的保险杠进行了仿真研究，指出了两款车型保险杠在行人保护方面的欠缺并分析了原因，提出了兼顾行人下肢保护和低速碰撞要求的保险杠设计方法。基于所提出的保险杠设计方法对轿车车型保险杠横梁进行了重新设计，按照欧盟低速碰撞和行人保护法规要求，采用中心复合试验设计方法和自适应响应面法对所设计的横梁进行了优化研究，优化结果表明，所设计的保险杠横梁有效地提高了原车型的行人下肢保护效果。最后，通过试验室现有试验条件进行保险杠碰撞试验，提出了开发一种符合法规要求的保险杠低速碰撞试验设备的必要性，并进行了试验设备的设计及其三维模型和有限元模型的创建，同时对试验设备的强度、刚度进行了仿真校验。