基于乘員頭部保護的汽車車頂設(shè)計趨勢

汽車車頂通常是指包含車頂扶手、車頂儲物箱、車頂基板以及車頂基板上所布置的線束和車內(nèi)裝飾燈等部件在內(nèi)的一個復(fù)雜系統(tǒng)。車頂暴露在各種環(huán)境下時，需要防止出現(xiàn)塌陷，因而要求車頂基板具有足夠的剛度，這將助于減少基板運輸、處理和裝配過程中可能出現(xiàn)的損壞。但是，車頂基板過高的剛度可能會妨礙車內(nèi)側(cè)面安全氣囊的展開，不利于車輛發(fā)生碰撞時對車內(nèi)乘員頭部進行保護。本文則主要分析在滿足剛度要求的條件下，保證車內(nèi)側(cè)面安全氣囊展開的汽車車頂設(shè)計。

為了滿足設(shè)計要求，采用可拆卸的車頂加固裝置是一種很好的方法，即采用剛度較小的材料制造車頂基板，而在其上覆蓋可拆卸的加固裝置，這樣能保證汽車發(fā)生碰撞時，側(cè)面安全氣囊能夠快速有效地展開。對加固裝置進行設(shè)計前，需要了解車頂?shù)氖芰μ卣?。利用商業(yè)化軟件ABAQUS對車頂進行有限元分析顯示，車頂自身質(zhì)量引起的下陷以及車頂扶手連接處的變形是設(shè)計加固裝置首先考慮的兩個問題，因此采用密度較輕的聚氨酯泡沫構(gòu)成車頂基板。而加固裝置則采用剛度較大的玻璃纖維氈。由于玻璃纖維氈的力學(xué)特性與其加載方向有很大關(guān)系，因而在應(yīng)用玻璃纖維氈時，先對長150mm、寬50mm的樣品進行加載試驗，確定其剛度較大的加載方向。加固裝置通過車內(nèi)的固定卡箍與車頂基板裝配。利用三點加載彎曲試驗對上述車頂進行下陷測試，同時在車頂扶手處施加300N的垂向拉力，測試扶手連接處的變形量。測試結(jié)果表明，①未使用加固裝置的車頂下陷量為59mm，高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的57mm；②使用加固裝置后，下陷量為55mm；③車頂扶手處的變形在未使用加固裝置時為60mm，高于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的50mm，使用加固裝置后車頂扶手處的變形量為30mm。需要注意的是，在真正應(yīng)用加固裝置時，還需要進行側(cè)面安全氣囊展開測試。

Hee Sang Park et al.SAE 2016-01-1336.

編譯：王祥