輕量化車頂的碰撞和剛度性能分析

輕量化車頂的碰撞和剛度性能分析

由于車輛排放法規的不斷嚴格，因此汽車生產商對降低車輛燃料消耗越來越重視，其中復合材料因其具有優異的特性而備受關注。以豐田亞里茲車型為例，用復合材料和鋁合金材料代替鋼建立車輛的元素模型，以評估車輛在完全正面碰撞情況下的靜態和動態剛度變化及其結構響應變化。將LS-DYNA提供的“分段線性塑性”和“增強復合材料損傷”的材料模型分別應用于金屬（鋼、鋁）材料制成的車頂模型和復合材料制成的車頂模型，在車頂板厚度相同的條件下分別對兩種模型進行分析。結果表明，復合材料制成車頂的能量吸收能力較金屬車頂的稍低，這是因為復合材料的塑性變形能力較大。對車頂進行剛度分析包括對不同材料制成的底盤彎曲剛度的分析和對底盤扭轉剛度的分析，一般不同材料制成的底盤彎曲剛度相近，而底盤扭轉剛度相差較大。因此,可根據底盤扭轉剛度分析車頂剛度的變化，而復合材料制成的車頂和鋁合金材料制成的車頂具有更好的抗壓性能。根據彎曲剛度標準，在經反復碰撞和剛度分析之后，鋁合金材料制成的車頂的能量吸收能力提高了約9%，復合材料制成車頂的能量吸收能力提高了約4%，并且車頂板的變形能力也提高了。隨著車頂厚度的增加，車頂的質量增加，但是車頂厚度的增加有助于提高底盤的扭轉剛度，減小車輛的抗壓性能。復合材料車頂的質量是金屬車頂質量的40%。綜合分析復合材料車頂的優劣得知，復合材料能夠代替金屬材料作為生產車頂的材料。

刊名：International Journal of Crashworthiness（英）

刊期：2016年第10期

作者：S.Borazjaniet al

編譯：趙喚