微型車的耐撞性和輕量化設計

專題

微型車的耐撞性和輕量化設計

為了降低微型車在碰撞過程中乘員的減速度，設計了能夠吸收動能的內部薄壁構件和保證乘員安全的框架兩種方案。通過數值模擬和試驗分析，對不同的設計方案進行選擇，提高了微型車的道路安全性。

首先，將負荷盡可能均勻地分布在車體上，在不增加太多質量的前提下對原始的管狀底盤框架進行優化，以提高車體剛度。所采用的管狀底盤結構框架如圖1所示。

圖1 管狀底盤結構框架

其次，對鋁和碳纖維增強復合材料（CFRP）進行試驗測試，以獲得兩種材料的力學性能。試樣件和沖擊衰減器所使用的CFRP是平紋預浸料GG200，鋁材料是6082型。

最后，對不同厚度/直徑比的薄壁圓柱形管建模，并進行有限元分析，通過兩種不同但互補的策略選擇最優的解決方案，以改善輕量化車輛的耐撞性。第1種策略對管狀底盤結構進行優化，以便在沖擊的情況下保證最小存活單元，并且避免較大的局部變形。第2種策略主要對不同形狀和材料制成的沖擊衰減器進行建模，以便在比吸能方面選擇最佳解決方案。

表1 管狀底盤結構框架數值模擬結果

表2 鋁管和CFRP管的比吸能和真實形變

表3 碰撞盒沖擊衰減器數值模擬結果

從表1可以看出，在對管狀底盤結構進行優化時，方案4明顯提高了車輛的性能，并且還可保證車輛的前部和后部之間的結構連續性。

從表2可以看出，相同條件下，CFRP管的比吸能比鋁制管比吸能大，性能也比鋁制管好。

從表3可以看出，方案6在形變和比吸能方面最好；對于材料來說，CFRP在減速度和比吸能方面優于鋁。

刊名：International Journal of Automotive Composites（英）

刊期：2015年第4期

作者：Simonetta Boria et al

編譯：徐濤