CN112606784A - 一种碰撞梁总成 - Google Patents

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王斌
方荷
胡伟
李俊
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R19/02Bumpers, i.e. impact receiving or absorbing members for protecting vehicles or fending off blows from other vehicles or objects
    • B60R19/24Arrangements for mounting bumpers on vehicles
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    • B60R2019/1806Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing
    • B60R2019/1813Structural beams therefor, e.g. shock-absorbing made of metal

Abstract

本发明公开了一种碰撞梁总成,包括吸能盒、第一固定板、第二固定板和碰撞梁,所述吸能盒通过所述第一固定板与所述碰撞梁一端固定连接,所述碰撞梁另一端与所述第二固定板固定连接,所述碰撞梁上设有若干收缩孔。本发明的有益效果:通过吸能盒的形变吸取部分碰撞时产生的能量,然后在通过具有一定锥度的碰撞梁的形变将碰撞产生的能量进行二次吸取,同时收缩孔保证了碰撞梁的持续形变的更容易产生,并以叠加态持续进行。

Description

一种碰撞梁总成
技术领域
本发明涉及车辆工程领域,尤其涉及一种碰撞梁总成。
背景技术
随着生活水平的提高,人们越来越多的购买了汽车作为代步工具,随之而发生的交通事故也越来越多,2019年全国共发生的道路交通事故238351起,造成67759人死亡,275125万人不同程度的受伤,直接财产损失9.1亿元,所以汽车安全性能也是衡量汽车性能的指标之一。所以现在急需一种可以降低汽车发生碰撞时冲击力的装置。
发明内容
本发明针对上述背景技术中的情况,提供了一种碰撞梁总成,通过简单的结构和合理的尺寸设计,大大的降低了汽车发生碰撞时的冲击力。
为了解决上述技术问题,本发明通过下述技术方案得以解决:一种碰撞梁总成,包括吸能盒、第一固定板、第二固定板和碰撞梁,所述吸能盒通过所述第一固定板与所述碰撞梁一端固定连接,所述碰撞梁另一端与所述第二固定板固定连接,所述碰撞梁上设有若干收缩孔。
优选的,所述第一固定板与汽车保险杠固定连接,所述第二固定板与汽车副车架固定连接。
优选的,所述吸能盒一端与第一固定板连接,另一端上设有接触板,所述接触板与车辆外壳接触。
优选的,所述吸能盒两侧设有若干凹槽。
优选的,所述吸能盒内部为空心结构。
优选的,所述碰撞梁为空心结构,且所述碰撞梁横截面为椭圆形,所述碰撞梁还具有锥度,锥度为1:5。
优选的,所述碰撞梁总成整体材料为铝合金。
优选的,上述固定连接都为焊接。
当汽车在道路行驶过程中发生碰撞时,车头碰撞过程中开始变形,当变形到达碰撞梁总成时,首先接触到吸能盒,由于吸能盒为铝合金材质,相比较合金钢材质的保险杠吸能盒首先开始发生变形,吸能盒沿两边的若干凹槽开始形变,形变过程即是对碰撞过程的缓冲过程,若产生的碰撞较小,通过保险杠和吸能盒可将碰撞产生的能量全部吸收,若碰撞产生的能量较大,此时吸能盒的形变已无法满足,则车头形变继续扩大,此时碰撞梁开始发生形变,由于碰撞梁具有一定的锥度和若干收缩孔,碰撞梁的锥度保证了梁的形变为持续性形变,而不是在碰撞过程于梁的某一处直接断裂,同时收缩孔是为了保证碰撞梁在碰撞时连续型形变变的更容易且为叠加态。
本发明的有益效果:通过吸能盒的形变吸取部分碰撞时产生的能量,然后在通过具有一定锥度的碰撞梁的形变将碰撞产生的能量进行二次吸取,同时收缩孔保证了碰撞梁的持续形变的更容易产生,并以叠加态持续进行。
附图说明
图1是本发明的示意图。
图2是本发明碰撞状态示意图。
图3是现有技术分析状态示意图。
图4是本发明分析状态示意图。
图中:吸能盒1、凹槽2、第一固定板3、碰撞梁4、第二固定板5、收缩孔6、接触板7。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中所述的实施例,本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的 前提下所得到的所有其它实施例,都在本发明所保护的范围内。
实施例如图1至图4所示,一种碰撞梁4总成,包括吸能盒1、第一固定板3、第二固定板5和碰撞梁4,所述吸能盒1通过所述第一固定板3与所述碰撞梁4一端固定连接,所述碰撞梁4另一端与所述第二固定板5固定连接,所述碰撞梁4上设有若干收缩孔6。
所述第一固定板3与汽车保险杠固定连接,所述第二固定板5与汽车副车架固定连接。
所述吸能盒1一端与第一固定板3连接,另一端上设有接触板7,所述接触板7与车辆外壳接触。
所述吸能盒1两侧设有若干凹槽2。
所述吸能盒1内部为空心结构。
所述碰撞梁为空心结构,且所述碰撞梁4横截面为椭圆形,所述碰撞梁4还具有锥度,锥度为1:5。
所述碰撞梁4总成整体材料为铝合金。
上述固定连接都为焊接。
具体的仿真过程:模拟汽车行驶在道路上发生碰撞时的情况,通过ANSYS有限元软件来分析碰撞梁总成的动力学特性。
先建立碰撞梁总成的模型如图3-4所示,图3为现有技术碰撞梁总成简化模型,图4为本发明的碰撞梁总成模型。
定义材料属性:碰撞梁总成整体材料使用铝合金,杨氏模量E=7.1×104N/mm2,泊松比ε=0.33,密度ρ=2.77×10-3g/mm3
划分网格:对碰撞梁总成中结构较为平整的区域使用六面体网格,对各连接部分使用四面体网格。
施加约束:首先计算碰撞产生的冲击力,假设汽车质量1.5吨,行驶速度为80km/h,碰撞后车头变形量0.4m,可得汽车平均速度为v=11.11m/s,碰撞时间t=0.036s,则由动量定理可得:
通过上述数据简化公式可得:Ft=mv
继而计算得到碰撞瞬间产生的冲击力F=462916.7N,将计算得到的冲击力施加接触板上,同时对第一固定板和第二固定板施加固定约束。
运算求解:通过有限元计算结果显示,未优化前最危险部位出现在a部位,冲击瞬间其最大应力为1460MPa,同时碰撞梁在b部位断裂,其断裂时的最大应力为973.31MPa,然后对碰撞梁总成进行优化,多次优化的过程如下所述:
当碰撞梁锥度为1:3时,碰撞后碰撞梁依旧断裂,断裂位置稍后移;
当碰撞梁锥度为1:4时,碰撞后碰撞梁未断裂,有持续形变产生;
当碰撞梁锥度为1:5时,持续形变大约1/3长度;
当碰撞梁锥度为1:6时,持续形变大约1/2长度;
此后随着锥度的增加,持续形变长度一直缩短。
在上述锥度梁上开收缩孔,锥度1:5时,梁的持续形变增加至约1/2长度,锥度1:6时,持续形变增加至2/3位置。
当上述碰撞梁横截面变为椭圆形后,锥度1:5时,梁的持续形变更加平稳,叠加状态好,同时形变量增加至2/3位置,锥度1:6时,梁完全形变。
然而本领域的技术人员在设计碰撞梁时也需要增加一定的安全系数,所以梁的锥度选择1:5,将上述优化后的参数带入到有限元软件中进行再次分析,分析得到梁的最大应力还是处于a位置,其最大应力还是1460MPa,其中c部位处于叠加形变状态如图2所示,而d部位的最大应力只有162.22MPa,其已对后部结构无法造成损伤,大大的增加了行车的安全性。

Claims (7)

1.一种碰撞梁(4)总成,包括吸能盒(1)、第一固定板(3)、第二固定板(5)和碰撞梁(4),所述吸能盒(1)通过所述第一固定板(3)与所述碰撞梁(4)一端固定连接,所述碰撞梁(4)另一端与所述第二固定板(5)固定连接,所述碰撞梁(4)上设有若干收缩孔(6)。
2.根据权利要求1所述的一种碰撞梁总成,其特征在于:所述第一固定板(3)与汽车保险杠固定连接,所述第二固定板(5)与汽车副车架固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种碰撞梁总成,其特征在于:所述吸能盒(1)一端与第一固定板(3)连接,另一端上设有接触板(7),所述接触板(7)与车辆外壳接触。
4.根据权利要求1所述的一种碰撞梁总成,其特征在于:所述吸能盒(1)两侧设有若干凹槽(2)。
5.根据权利要求1所述的一种碰撞梁总成,其特征在于:所述吸能盒(1)内部为空心结构。
6.根据权利要求1所述的一种碰撞梁总成,其特征在于:所述碰撞梁(4)为空心结构,且所述碰撞梁(4)横截面为椭圆形,所述碰撞梁(4)还具有锥度,锥度为1:5。
7.根据权利要求1所述的一种碰撞梁总成,其特征在于:所述碰撞梁(4)总成整体材料为铝合金。
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