基于耐撞性的汽车前纵梁焊点模拟及其优化研究

摘要

随着汽车保有量的增长，道路交通事故已经成为世界性的一大社会难题：每年有大量的人口因交通事故死亡，交通事故给人们的生命和财产带来了严重的灾难。交通事故带来的损失日益剧增，研究汽车的碰撞安全性能，提高其耐撞性成为各国汽车行业研究的重要课题。目前世界各主要汽车生产国都制定了严格的碰撞安全法规，要求汽车生产和开发都必须通过严格的标准。
　　 本文首先通过薄壁梁落锤试验，建立了3种常见的焊点有限元模型，并系统分析了力/位移曲线、峰值力、平均碰撞力、压缩量、变形模式等，找出适合汽车耐撞性分析的焊点模型。焊点失效是汽车碰撞试验中经常出现的现象，通过设置不同的焊点失效力，分析了焊点失效对薄壁梁耐撞性的影响。根据耐撞性研究的特点采用了通过试验设计构建优化目标的响应面模型，对车身典型结构件——薄壁梁进行耐撞性优化设计。研究薄壁梁几何参数和焊点布置对耐撞性的影响，获取最优的设计参数，提高了薄壁梁的耐撞性，并减少了焊点失效的风险。最后针对某微型车国家法规试验中出现的焊点失效及HIC值超标的问题，建立了整车正碰有限元模型，对前纵梁进行了优化设计。试验结果表明，前纵梁正常压溃，焊点未发生失效，假人HIC值满足法规要求，顺利通过国家法规试验。研究表明，该方法对汽车被动安全性的前期设计具有一定的指导意义。