基于侧面碰撞仿真的汽车车身结构优化研究

摘要

随着人们对车辆安全性意识的提升,以及2006年国家强制性碰撞安全标准《汽车侧面碰撞的乘员保护》的颁布与施行,侧面碰撞成为了汽车被动安全研究的重点。在汽车侧面碰撞安全性设计与改进中,如何提高对乘员的保护性能便成为了结构耐撞性设计的核心,由于计算机数值分析方法的高精度的计算结果和高效率的执行度,已成为耐撞性研究分析的重要手段。
　　 本文以某SUV为研究对象,对适用于侧面碰撞分析的整车建模理论与方法技巧以及结构耐撞性优化设计方法进行了深入的研究。主要工作包括:
　　 1.基于数值分析理论,并依据工程上对仿真的精度及准确性的要求,结合建模的方法及技巧,综合考虑侧面碰撞过程中的变形情况以及结构耐撞性研究的内容,来构建整车有限元模型。
　　 2.对整车进行侧面碰撞数值模拟,通过分析碰撞过程中车体结构变形模式和车体结构件的变形量,找出其中不满足侧面碰撞安全性法规要求的原因。并从中分析车体各大结构对强度、刚度、吸能能力等性能的影响,辨别侧面碰撞过程中结构件的相对重要性,从而初步确定对关键部件的结构优化和材料优选的研究方案。
　　 3.针对这样的承载式车体结构,在改进方案中提出根据乘员各部位保护要求,合理的利用车体结构和材料特性优化碰撞中能量传递途径,来改善碰撞区域的门槛梁、车门内板以及B柱的变形模式和吸能机理。与原模型仿真结果进行对比,可以得出综合考虑侧面碰撞中整车结构构件的相对重要性来控制车体变形的方法,使车门内板和B柱内板侵入量得到了有效的控制,达到了侧面碰撞较高的安全评价指标。