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汽车车身结构碰撞性能的计算机模拟、评价与改进

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摘  要  

汽车车身结构的碰撞性能直接关系到汽车的被动安全性指标。本文从轿车在改型设计中提出的具体要求出发 ,建立了国内

第一个用于碰撞分析的整车车身结构的有限元模型 ,同时按照车身碰撞性能的评价目标 ,利用计算机模拟技术对车身局部

结构进行了优化和改进。模拟结果与实车碰撞实验结果的对比表明 ,计算方法和模拟过程正确 ,提出的建模方案和局部改进

方案可以提高汽车产品的被动安全性设计水平。

 引 言
在国外 ,汽车的被动安全性已得到行业的共识 ,汽车产品的生产和销售需满足FMVSS或 ECE等安全法规的要求。在我国 ,

对于汽车产品的被动安全性的认识也在不断加强 ,清华大学、中国汽车技术研究中心(天津) 、国家汽车质量检测中心(长春)

等单位也已先后建立了检测汽车碰撞安全性的试验基地 ,评价和检测汽车产品是否符合安全性法规的要求 ,但国内有关汽车

安全性的研究大多集中在已定型生产的实车检测方面 ,在产品的开发过程中进行安全性设计研究的投入还远远不够。本文

结合国产某轿车车身开发任务 ,从改善车身碰撞被动安全性设计水平的目标出发 ,进行了车身结构碰撞数值计算和碰撞过程

的计算机模拟研究。在 SGI图形工作站上建立了国内第一个比较完善的整车碰撞分析模型 ,并通过可视化技术得到了车身结

构碰撞变形过程完整的模拟结果。碰撞模型可以提供某轿车新车型以不同的速度和夹角与刚性墙碰撞的碰撞力、速度场、

减速度场以及各构件的失效模式和能量吸收等情况的时间历程曲线。与样车的试验结果比较表明 ,碰撞数值模拟结果基本

正确。在此基础上 ,根据数值模拟结果 ,以合理的失效模式为目标 ,对车身结构的主要吸能部件 ———前纵梁总成进行了

多种方案的优化筛选和局部改动 ,使其碰撞吸能性能得到进一步的改进。应用结果表明 ,在汽车的开发阶段利用计算机模拟

方法进行车身结构碰撞性能的计算可以有效地提高新车型碰撞性能的可靠性 ,在产品定型生产之前就能及时评价和改进车辆

的碰撞性能从而缩短开发周期 ,降低开发成本 ,提高产品的市场竞争能力。这也正是汽车碰撞分析的计算机模拟方法在日本

和欧洲等国家倍受重视的主要原因。

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