一種乘用車前艙40%偏置碰中小腿得分偏低問題的優(yōu)化設(shè)計

劉靈祥　周世玉　陳旭紅　吳雄興

摘 要：本文通過變更零件結(jié)構(gòu)和變更材料牌號和焊點(diǎn)數(shù)量，提高某款乘用車PRO數(shù)據(jù)階段前艙零件40%偏置碰性能，減少前圍板的侵入量，保證車內(nèi)成員的安全生存空間。

關(guān)鍵詞：有限元模型 40%偏置碰 剛度 材料 焊點(diǎn)

An Optimized Design for the Low Score of the Middle Calf in the 40% Offset Impact of the Front Cabin of a Passenger Car

Liu Lingxiang Zhou Shiyu Chen Xuhong Wu Xiongxing

Abstract：This paper improves the 40% offset collision performance of the front cabin parts of a passenger car in the PRO data stage by changing the part structure and changing the material designation and the number of solder joints， reducing the amount of intrusion of the front wall， and ensuring the safe survival of the members in the car space.

Key words：finite element model， 40% offset bump， stiffness， material， solder joint.

1 前言

隨著人們對汽車碰撞安全性能的日益關(guān)注，越來越多的汽車除了要滿足中國政府規(guī)定的碰撞安全評估標(biāo)準(zhǔn)，還需要滿足美國，歐洲等地頒布的對新汽車碰撞安全的評估標(biāo)準(zhǔn)。《中國新車碰撞評價規(guī)程——C-NCAP》包含多種碰撞試驗：100%正面剛性壁障碰撞、40%正面偏置可變形壁障碰撞、側(cè)面可變形移動壁障碰撞、側(cè)面柱狀以及行人保護(hù)和后面碰撞等。本文主要討論40%偏置碰，建立整車碰撞有限元模型，結(jié)合試驗與模擬結(jié)果，分析車身結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計。

2 背景描述

某款乘用車 PRO 階段車輛進(jìn)行C-NCAP摸底試驗時，發(fā)現(xiàn)正面40%偏置碰試驗中小腿得分偏低，需要進(jìn)行優(yōu)化分析。

按照C-NCAP 2018 ODB（offset deformable barrier）試驗工況要求，偏置可變形壁障，試驗速度64km/h。通過模擬分析及碰撞試驗發(fā)現(xiàn)，由表1可知，前隔板試驗值侵入量為135.7mm，基準(zhǔn)模型值為149.6mm，超出目標(biāo)值（130mm）5.7mm.擱腳板試驗值侵入量122mm，基準(zhǔn)模型值為82.5mm，試驗值超出目標(biāo)值（60mm）62mm。腳踏板安裝點(diǎn)侵入量試驗值113.4mm，基準(zhǔn)模型值133.2mm， 試驗值超出目標(biāo)值（100mm）13.4mm。離合器踏板試驗值侵入量為119mm，基準(zhǔn)模型值133.2mm，試驗值超出目標(biāo)值（100mm）19mm。細(xì)節(jié)詳見：表1所示。

3 方案

針對有限元分析結(jié)果中存在的問題，需結(jié)合各個零部件自身狀態(tài)制定對應(yīng)措施，如對前艙關(guān)鍵部分零件進(jìn)行材料牌號更改和焊點(diǎn)更改，優(yōu)化前艙剛度，提升整體結(jié)構(gòu)等。

（1）前大梁封板

在原有焊點(diǎn)基礎(chǔ)上增加5個焊點(diǎn)，延長端部兩個加強(qiáng)筋并增加一處加強(qiáng)筋（具體如圖2所示）

（2）前圍板撐板加強(qiáng)板（圖3所示）

厚度：1.2mm改為1.5mm.

材料：DP590改為DP780

（3）翼子板上邊梁區(qū)域（圖4所示）

前端上橫梁延伸件、發(fā)動機(jī)罩鉸鏈下支架、前端上橫梁延伸件材料由BLD改為B280VK.

（4）A柱立柱區(qū)域（圖5所示）

車身鉸鏈柱板加強(qiáng)件，車身鉸鏈柱板加強(qiáng)支架，左前門下鉸鏈加強(qiáng)板，左A柱下加強(qiáng)板延伸板材料由BLD改為B280VK

4 偏置碰分析結(jié)果

將優(yōu)化方案輸入仿真模型中進(jìn)行計算，通過對比基準(zhǔn)模型和方案模型可知：方案中的大梁變形明顯減小，前圍板的變形量也得到了改善。（具體如圖6、圖7和表1所示）

5 結(jié)論

通過對車身關(guān)鍵部件厚度進(jìn)行優(yōu)化，同時優(yōu)化改進(jìn)了對車身變形起 關(guān)鍵作用的部件，實現(xiàn)汽車前艙剛度的匹配，整體結(jié)構(gòu)合理變形。根據(jù)優(yōu)化方案進(jìn)行分析后，左側(cè)大梁變形改善，大梁前端發(fā)生折彎變形，大梁根部變形明顯減小，前圍板變形以及踏板侵入量相應(yīng)減小，有利于降低假人小腿損傷。優(yōu)化設(shè)計與結(jié)構(gòu)改進(jìn)有效地提高了該車型的40%偏置碰安全性。

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