新能源汽車前防撞梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真與耐撞性提升研究

侯 凱，范艷輝，趙長利

（山東交通學(xué)院汽車工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250357）

0 引 言

前防撞梁是在汽車碰撞過程中的第一道屏障，前防撞梁在碰撞過程中通過改變形變量，來減輕汽車前部損壞[1]。同時，新能源汽車質(zhì)量的大小與續(xù)航里程相關(guān)聯(lián)，前防撞梁輕量化設(shè)計(jì)能增加行駛里程，還能節(jié)省汽車制造成本。因此，開展新能源汽車前防撞梁耐撞性及輕量化研究具有重要意義。目前，國內(nèi)外很多的學(xué)者對前防撞梁進(jìn)行了研究，國外學(xué)者TANLAK.N 等[2]從防撞梁的橫梁出發(fā)，對其材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，在保證碰撞效果最大化的前提下，讓前防撞梁的質(zhì)量最小化。GAO 等[3]采用全局響應(yīng)算法對防撞梁進(jìn)行優(yōu)化，改變了防撞梁的材料屬性，用更強(qiáng)的碳纖維代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁制材料。國內(nèi)蔣榮超等[4-5]采用基于TOPSIS 法對防撞梁進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的防撞梁質(zhì)量降低,吸能量明顯提升，碰撞力峰值顯著下降。

在新能源汽車輕量化設(shè)計(jì)的過程中有多種途徑，例如使用更輕的材料或者是更加先進(jìn)的制造流程來制造防撞梁，但這些方式會導(dǎo)致總體成本上升。因此，考慮到控制新能源汽車成本不大幅度提升的同時兼顧耐撞性，可以在原材料屬性以及制作流程中保持恒定不變的基礎(chǔ)上，只改變橫梁和吸能盒的形狀和厚度，在耐撞性和輕量化之間尋求最優(yōu)解。

1 前防撞梁碰撞模型構(gòu)建與驗(yàn)證

首先建立前防撞梁碰撞模型并驗(yàn)證碰撞模型的有效性，其次基于LS-DYNA 軟件開展前防撞梁正面100%全寬碰撞仿真試驗(yàn)并深度分析仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出構(gòu)建的前防撞梁模型在碰撞后的不足；……