CN113361019B - 一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法 - Google Patents
一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113361019B CN113361019B CN202110814648.2A CN202110814648A CN113361019B CN 113361019 B CN113361019 B CN 113361019B CN 202110814648 A CN202110814648 A CN 202110814648A CN 113361019 B CN113361019 B CN 113361019B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- collision
- energy absorption
- absorption box
- analysis
- longitudinal beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 93
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 68
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 109
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 37
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 9
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 16
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 206010036086 Polymenorrhoea Diseases 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D65/00—Designing, manufacturing, e.g. assembling, facilitating disassembly, or structurally modifying motor vehicles or trailers, not otherwise provided for
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Body Structure For Vehicles (AREA)
Abstract
本发明涉及汽车安全领域，公开一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法。通过组合工况定义，建立完善的前端结构碰撞分析方法，并通过设定合理的评价项及评价要求，可实现前端结构兼顾多种碰撞安全法规，减少前端结构在适用不同法规时所需反复修改的次数。本发明考虑前端结构在不同安全法规、不同碰撞条件下的典型受力特征，建立七种前端总成分析工况，可根据车型信息调节台车质量实现不同质量下前端总成开发，解决了传统模式只能在整车数据环境下才可以开展前端结构设计及优化的问题，将前端总成开发前移至车型概念设计阶段。
Description
技术领域
本发明涉及汽车安全领域，尤其涉及一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法。
背景技术
汽车交通安全问题是汽车普及化发展带来的一个重要问题。合理的汽车结构耐撞性研究的最终目的是要在发生碰撞事故时保护乘员安全。汽车发生碰撞事故时，首先车身结构发生变形，经优化设计的车辆结构能够有效发挥变形吸能作用，为保护乘员提供稳定、平缓的冲击加速度环境。正面结构中核心总成为前端总成，包含防撞梁及吸能盒结构，处于车辆碰撞前端，起到吸能与变形导向作用。如其结构设计不合理，会导致吸能不充分，甚至导致严重的失效断裂，致使车体结构完整性无法得到保障。
传统前端结构开发一般在具备整车设计数据的阶段开展，传统前端结构设计有如下几个弊端：结构的设计及仿真分析均是在具备整车数据的详细数据阶段，在此阶段开始设计到设计完成周期不足，分析迭代次数少，无法充分识别设计风险，导致整车实车验证出现风险，导致设计变更及调整，导致安全性能开发成本增加、开发周期延长；现有技术均基于单一法规或工况进行开发，未充分考虑到不同法规需求以及实际碰撞事故中前端结构的变形稳定性，一方面导致气囊标定阶段，输出的加速度信号不稳定、不理想，影响安全性能；另一方面，未充分考虑到实际碰撞事故中不同受力工况，导致车体结构的完整性以及乘员保护效果不理想；现有公布的方法中无正面总成开发指标的评价维度，导致评价指标单一，不能充分识别前端总成出现的潜在失效风险，也影响后续前端总成在碰撞中的表现。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，能够解决传统模式只能在整车数据环境下才可以开展前端结构设计及优化的问题，将前端总成开发前移至车型概念设计阶段。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，包括：
开展吸能盒准静态挤压分析，优化加载第一工况，设定第一评价项，第一评价项包括吸能盒最大峰值力、吸能盒平均压溃力、吸能盒吸能效率、吸能盒变形次序和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第一性能要求，第一性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、吸能盒平均压溃力达到目标要求、吸能盒吸能效率大于目标要求、吸能盒变形次序为从前至后和吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展正面偏置撞击刚性壁障分析，优化加载第二工况，设定第二评价项，第二评价项包括吸能盒最大峰值力、防撞梁最大侵入量和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第二性能要求，第二性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、防撞梁最大侵入量小于目标要求和吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展正面全宽撞击刚性墙壁障分析，优化加载第三工况，设定第三评价项，第三评价项包括吸能盒最大峰值力、吸能盒平均压溃力、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力的比值和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第三性能要求，第三性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、吸能盒平均压溃力达到目标要求、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力的比值大于目标要求和吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展正面50％重叠移动渐进变形壁障碰撞分析，优化加载第四工况，设定第四评价项，第四评价项包括吸能盒最大峰值力、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力比值和防撞梁及吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第四性能要求，第四性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力比值小于目标要求和防撞梁及吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展低速锤头碰撞分析，优化加载第五工况，设定第五评价项，第五评价项包括防撞梁最大侵入量和前纵梁塑性应变，调整前端结构设计至满足第五性能要求，第五性能要求包括防撞梁最大侵入量小于目标要求和前纵梁塑性应变小于目标要求。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，第一工况包括将吸能盒与吸能盒后端板作为挤压分析对象，吸能盒后端板的后端固定在固定刚性板上，吸能盒的前端采用刚性加载装置挤压，挤压速度为1mm/s。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，第二工况包括将吸能盒、吸能盒后端板、纵梁前端板、防撞横梁、纵梁前段分别固定到碰撞台车上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以固定速度撞击AZT刚性碰撞器，碰撞速度为16km/h。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，第三工况包括将吸能盒、吸能盒后端板、纵梁前端板、防撞横梁、纵梁前段分别固定到碰撞台车上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以固定速度撞击刚性墙壁障，碰撞速度为50km/h。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，第四工况包括将吸能盒、吸能盒后端板、纵梁前端板、防撞横梁、纵梁前段分别固定到固定刚性平板上作为碰撞分析对象，碰撞台车上固定移动渐进变形壁障整体运动撞击碰撞分析对象，碰撞速度为50km/h。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，第五工况包括将吸能盒、吸能盒后端板、纵梁前端板、防撞横梁、纵梁前段分别固定到碰撞台车上作为碰撞分析对象，低速锤头碰撞器以4.25km/h的速度撞击碰撞分析对象。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，还包括以下步骤：开展正面全宽撞击壁障分析，优化加载第六工况，设定第六评价项，第六评价项包括防撞梁最大侵入量、防撞梁断裂状态、吸能盒连接位断裂状态和纵梁前端连接位断裂状态，调整前端结构设计至满足第六性能要求，第六性能要求包括防撞梁最大侵入量小于目标要求、防撞梁断裂状态为不允许断裂、吸能盒连接位断裂状态为不允许断裂和纵梁前端连接位断裂状态为不允许断裂。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，第六工况包括将吸能盒、吸能盒后端板、纵梁前端板、防撞横梁、纵梁前段分别固定到碰撞台车上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以16km/h的速度撞击BUMPER壁障。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，还包括以下步骤：开展正面中心柱跌落分析，优化加载第七工况，设定第七评价项，第七评价项包括防撞梁断裂状态、吸能盒连接位断裂状态和纵梁前端连接位断裂状态，调整前端结构设计至满足第七性能要求，第七性能要求包括防撞梁断裂状态为不允许断裂、吸能盒连接位断裂状态为不允许断裂和纵梁前端连接位断裂状态为不允许断裂。
作为本发明的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的优选方案，第七工况包括将吸能盒、吸能盒后端板、纵梁前端板、防撞横梁和纵梁前段固定到地面刚性平板上作为碰撞分析对象，设定直径为254mm的刚性柱碰撞器以固定速度撞击碰撞分析对象。
本发明的有益效果为：
本发明提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，开展吸能盒准静态挤压分析，优化加载第一工况，设定第一评价项，调整前端结构设计至满足第一性能要求；开展正面偏置撞击刚性壁障分析，优化加载第二工况，设定第二评价项，调整前端结构设计至满足第二性能要求；开展正面全宽撞击刚性墙壁障分析，优化加载第三工况，设定第三评价项，调整前端结构设计至满足第三性能要求；开展正面50％重叠移动渐进变形壁障碰撞分析，优化加载第四工况，设定第四评价项，调整前端结构设计至满足第四性能要求；开展低速锤头碰撞分析，优化加载第五工况，设定第五评价项，调整前端结构设计至满足第五性能要求；开展正面全宽撞击壁障分析，优化加载第六工况，设定第六评价项，调整前端结构设计至满足第六性能要求；开展正面中心柱跌落分析，优化加载第七工况，设定第七评价项，调整前端结构设计至满足第七性能要求。本发明通过组合工况定义，建立完善的前端结构碰撞分析方法，并通过设定合理的评价项及评价要求，可实现前端结构兼顾多种碰撞安全法规，减少前端结构在适用不同法规时所需反复修改的次数。本发明一方面将前端防撞梁、吸能盒作为一个独立的性能开发单元，另一方面综合考虑不同法规以及使用工况，通过科学性能评价维度可最大程度规避前端结构设计不稳定性，并具有较好的移植性。本发明考虑前端结构在不同安全法规、不同碰撞条件下的典型受力特征，建立七种前端总成分析工况，可根据车型信息调节台车质量实现不同质量下前端总成开发，解决了传统模式只能在整车数据环境下才可以开展前端结构设计及优化的问题，将前端总成开发前移至车型概念设计阶段。本发明建立的前端总成性能的分析、优化顺序，通过科学设定不同工况评价维度，实现前端总成风险识别最大化。基于此方法开发车辆正面前端结构，计算效率大幅度提升，可满足正面车体耐撞性能短周期开发的需求。通过此方法设计前端总成的方法，在后续试验验证环节可有效规避采用整车验证费用较高问题，通过七种对应工况的耐撞台车试验，可充分识别设计风险，减少后续整车验证的试验次数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法的流程示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展吸能盒准静态挤压分析时的原理示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展正面偏置撞击刚性壁障分析时的原理示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展正面全宽撞击刚性墙壁障分析时的原理示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展正面50％重叠移动渐进变形壁障碰撞分析时的原理示意图；
图6是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展低速锤头碰撞分析时的第一原理示意图；
图7是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展低速锤头碰撞分析时的第二原理示意图；
图8是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展正面全宽撞击壁障分析时的第一原理示意图；
图9是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展正面全宽撞击壁障分析时的第二原理示意图；
图10是本发明具体实施方式提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法中开展正面中心柱跌落分析时的原理示意图。
图中：
101-吸能盒；102-吸能盒后端板；103-纵梁前端板；104-防撞横梁；105-纵
梁前段；
201-碰撞台车；
301-刚性加载装置；302-固定刚性板；303-AZT刚性碰撞器；304-刚性墙壁障；305-移动渐进变形壁障；306-固定刚性平板；307-低速锤头碰撞器；308-BUMPER壁障；309-地面刚性平板；310-刚性柱碰撞器。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例提供一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，该基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法包括以下步骤：
开展吸能盒准静态挤压分析，优化加载第一工况，设定第一评价项，第一评价项包括吸能盒最大峰值力、吸能盒平均压溃力、吸能盒吸能效率、吸能盒变形次序和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第一性能要求，第一性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、吸能盒平均压溃力达到目标要求、吸能盒吸能效率大于目标要求、吸能盒变形次序为从前至后和吸能盒变形形态为均匀压溃。
如图2所示，第一工况包括将吸能盒101与吸能盒后端板102作为挤压分析对象，吸能盒后端板102的后端固定在固定刚性板302上，吸能盒101的前端采用刚性加载装置301挤压，挤压速度为1mm/s。
该基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法还包括以下步骤：开展正面偏置撞击刚性壁障分析，优化加载第二工况，设定第二评价项，第二评价项包括吸能盒最大峰值力、防撞梁最大侵入量和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第二性能要求，第二性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、防撞梁最大侵入量小于目标要求和吸能盒变形形态为均匀压溃。
如图3所示，第二工况包括将吸能盒101、吸能盒后端板102、纵梁前端板103、防撞横梁104、纵梁前段105分别固定到碰撞台车201上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以固定速度撞击AZT刚性碰撞器303，碰撞速度为16km/h。
该基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法还包括以下步骤：开展正面全宽撞击刚性墙壁障分析，优化加载第三工况，设定第三评价项，第三评价项包括吸能盒最大峰值力、吸能盒平均压溃力、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力的比值和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第三性能要求，第三性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、吸能盒平均压溃力达到目标要求、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力的比值大于目标要求和吸能盒变形形态为均匀压溃。
如图4所示，第三工况包括将吸能盒101、吸能盒后端板102、纵梁前端板103、防撞横梁104、纵梁前段105分别固定到碰撞台车201上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以固定速度撞击刚性墙壁障304，碰撞速度为50km/h。
该基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法还包括以下步骤：开展正面50％重叠移动渐进变形壁障碰撞分析，优化加载第四工况，设定第四评价项，第四评价项包括吸能盒最大峰值力、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力比值和防撞梁及吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第四性能要求，第四性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力比值小于目标要求和防撞梁及吸能盒变形形态为均匀压溃。
如图5所示，第四工况包括将吸能盒101、吸能盒后端板102、纵梁前端板103、防撞横梁104、纵梁前段105分别固定到固定刚性平板306上作为碰撞分析对象，碰撞台车201上固定移动渐进变形壁障305整体运动撞击碰撞分析对象，碰撞速度为50km/h。
该基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法还包括以下步骤：开展低速锤头碰撞分析，优化加载第五工况，设定第五评价项，第五评价项包括防撞梁最大侵入量和前纵梁塑性应变，调整前端结构设计至满足第五性能要求，第五性能要求包括防撞梁最大侵入量小于目标要求和前纵梁塑性应变小于目标要求。
如图6和图7所示，第五工况包括将吸能盒101、吸能盒后端板102、纵梁前端板103、防撞横梁104、纵梁前段105分别固定到碰撞台车201上作为碰撞分析对象，低速锤头碰撞器307以4.25km/h的速度撞击碰撞分析对象。
该基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法还包括以下步骤：开展正面全宽撞击壁障分析，优化加载第六工况，设定第六评价项，第六评价项包括防撞梁最大侵入量、防撞梁断裂状态、吸能盒连接位断裂状态和纵梁前端连接位断裂状态，调整前端结构设计至满足第六性能要求，第六性能要求包括防撞梁最大侵入量小于目标要求、防撞梁断裂状态为不允许断裂、吸能盒连接位断裂状态为不允许断裂和纵梁前端连接位断裂状态为不允许断裂。
如图8和图9所示，第六工况包括将吸能盒101、吸能盒后端板102、纵梁前端板103、防撞横梁104、纵梁前段105分别固定到碰撞台车201上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以16km/h的速度撞击BUMPER壁障308。
该基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法还包括以下步骤：开展正面中心柱跌落分析，优化加载第七工况，设定第七评价项，第七评价项包括防撞梁断裂状态、吸能盒连接位断裂状态和纵梁前端连接位断裂状态，调整前端结构设计至满足第七性能要求，第七性能要求包括防撞梁断裂状态为不允许断裂、吸能盒连接位断裂状态为不允许断裂和纵梁前端连接位断裂状态为不允许断裂。
如图10所示，第七工况包括将吸能盒101、吸能盒后端板102、纵梁前端板103、防撞横梁104和纵梁前段105固定到地面刚性平板309上作为碰撞分析对象，设定直径为254mm的刚性柱碰撞器310以固定速度撞击碰撞分析对象。
本实施例提供的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，开展吸能盒准静态挤压分析，优化加载第一工况，设定第一评价项，调整前端结构设计至满足第一性能要求；开展正面偏置撞击刚性壁障分析，优化加载第二工况，设定第二评价项，调整前端结构设计至满足第二性能要求；开展正面全宽撞击刚性墙壁障分析，优化加载第三工况，设定第三评价项，调整前端结构设计至满足第三性能要求；开展正面50％重叠移动渐进变形壁障碰撞分析，优化加载第四工况，设定第四评价项，调整前端结构设计至满足第四性能要求；开展低速锤头碰撞分析，优化加载第五工况，设定第五评价项，调整前端结构设计至满足第五性能要求；开展正面全宽撞击壁障分析，优化加载第六工况，设定第六评价项，调整前端结构设计至满足第六性能要求；开展正面中心柱跌落分析，优化加载第七工况，设定第七评价项，调整前端结构设计至满足第七性能要求。
本实施例通过组合工况定义，建立完善的前端结构碰撞分析方法，并通过设定合理的评价项及评价要求，可实现前端结构兼顾多种碰撞安全法规，减少前端结构在适用不同法规时所需反复修改的次数。
本实施例一方面将前端防撞梁、吸能盒作为一个独立的性能开发单元，另一方面综合考虑不同法规以及使用工况，通过科学性能评价维度可最大程度规避前端结构设计不稳定性，并具有较好的移植性。
本实施例考虑前端结构在不同安全法规、不同碰撞条件下的典型受力特征，建立七种前端总成分析工况，可根据车型信息调节台车质量实现不同质量下前端总成开发，解决了传统模式只能在整车数据环境下才可以开展前端结构设计及优化的问题，将前端总成开发前移至车型概念设计阶段。
本实施例建立的前端总成性能的分析、优化顺序，通过科学设定不同工况评价维度，实现前端总成风险识别最大化。基于此方法开发车辆正面前端结构，计算效率大幅度提升，可满足正面车体耐撞性能短周期开发的需求。通过此方法设计前端总成的方法，在后续试验验证环节可有效规避采用整车验证费用较高问题，通过七种对应工况的耐撞台车试验，可充分识别设计风险，减少后续整车验证的试验次数。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
开展吸能盒准静态挤压分析，优化加载第一工况，设定第一评价项，第一评价项包括吸能盒最大峰值力、吸能盒平均压溃力、吸能盒吸能效率、吸能盒变形次序和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第一性能要求，第一性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、吸能盒平均压溃力达到目标要求、吸能盒吸能效率大于目标要求、吸能盒变形次序为从前至后和吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展正面偏置撞击刚性壁障分析，优化加载第二工况，设定第二评价项，第二评价项包括吸能盒最大峰值力、防撞梁最大侵入量和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第二性能要求，第二性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、防撞梁最大侵入量小于目标要求和吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展正面全宽撞击刚性墙壁障分析，优化加载第三工况，设定第三评价项，第三评价项包括吸能盒最大峰值力、吸能盒平均压溃力、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力的比值和吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第三性能要求，第三性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、吸能盒平均压溃力达到目标要求、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力的比值大于目标要求和吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展正面50％重叠移动渐进变形壁障碰撞分析，优化加载第四工况，设定第四评价项，第四评价项包括吸能盒最大峰值力、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力比值和防撞梁及吸能盒变形形态，调整前端结构设计至满足第四性能要求，第四性能要求包括吸能盒最大峰值力小于目标要求、纵梁前段截面峰值力与吸能盒截面峰值力比值小于目标要求和防撞梁及吸能盒变形形态为均匀压溃；
开展低速锤头碰撞分析，优化加载第五工况，设定第五评价项，第五评价项包括防撞梁最大侵入量和前纵梁塑性应变，调整前端结构设计至满足第五性能要求，第五性能要求包括防撞梁最大侵入量小于目标要求和前纵梁塑性应变小于目标要求。
2.根据权利要求1所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，第一工况包括将吸能盒(101)与吸能盒后端板(102)作为挤压分析对象，吸能盒后端板(102)的后端固定在固定刚性板(302)上，吸能盒(101)的前端采用刚性加载装置(301)挤压，挤压速度为1mm/s。
3.根据权利要求1所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，第二工况包括将吸能盒(101)、吸能盒后端板(102)、纵梁前端板(103)、防撞横梁(104)、纵梁前段(105)分别固定到碰撞台车(201)上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以固定速度撞击AZT刚性碰撞器(303)，碰撞速度为16km/h。
4.根据权利要求1所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，第三工况包括将吸能盒(101)、吸能盒后端板(102)、纵梁前端板(103)、防撞横梁(104)、纵梁前段(105)分别固定到碰撞台车(201)上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以固定速度撞击刚性墙壁障(304)，碰撞速度为50km/h。
5.根据权利要求1所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，第四工况包括将吸能盒(101)、吸能盒后端板(102)、纵梁前端板(103)、防撞横梁(104)、纵梁前段(105)分别固定到固定刚性平板(306)上作为碰撞分析对象，碰撞台车(201)上固定移动渐进变形壁障(305)整体运动撞击碰撞分析对象，碰撞速度为50km/h。
6.根据权利要求1所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，第五工况包括将吸能盒(101)、吸能盒后端板(102)、纵梁前端板(103)、防撞横梁(104)、纵梁前段(105)分别固定到碰撞台车(201)上作为碰撞分析对象，低速锤头碰撞器(307)以4.25km/h的速度撞击碰撞分析对象。
7.根据权利要求1所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，还包括以下步骤：开展正面全宽撞击壁障分析，优化加载第六工况，设定第六评价项，第六评价项包括防撞梁最大侵入量、防撞梁断裂状态、吸能盒连接位断裂状态和纵梁前端连接位断裂状态，调整前端结构设计至满足第六性能要求，第六性能要求包括防撞梁最大侵入量小于目标要求、防撞梁断裂状态为不允许断裂、吸能盒连接位断裂状态为不允许断裂和纵梁前端连接位断裂状态为不允许断裂。
8.根据权利要求7所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，第六工况包括将吸能盒(101)、吸能盒后端板(102)、纵梁前端板(103)、防撞横梁(104)、纵梁前段(105)分别固定到碰撞台车(201)上作为碰撞分析对象，碰撞分析对象以16km/h的速度撞击BUMPER壁障(308)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，还包括以下步骤：开展正面中心柱跌落分析，优化加载第七工况，设定第七评价项，第七评价项包括防撞梁断裂状态、吸能盒连接位断裂状态和纵梁前端连接位断裂状态，调整前端结构设计至满足第七性能要求，第七性能要求包括防撞梁断裂状态为不允许断裂、吸能盒连接位断裂状态为不允许断裂和纵梁前端连接位断裂状态为不允许断裂。
10.根据权利要求9所述的基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法，其特征在于，第七工况包括将吸能盒(101)、吸能盒后端板(102)、纵梁前端板(103)、防撞横梁(104)和纵梁前段(105)固定到地面刚性平板(309)上作为碰撞分析对象，设定直径为254mm的刚性柱碰撞器(310)以固定速度撞击碰撞分析对象。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110814648.2A CN113361019B (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110814648.2A CN113361019B (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113361019A CN113361019A (zh) | 2021-09-07 |
| CN113361019B true CN113361019B (zh) | 2022-09-30 |
Family
ID=77539873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110814648.2A Active CN113361019B (zh) | 2021-07-19 | 2021-07-19 | 一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113361019B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106709151A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-24 | 吉林大学 | 汽车正面25%重叠率碰撞的车身前端结构设计方法 |
| CN106740620A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 南京航空航天大学 | 基于负泊松比结构填充的汽车吸能盒及其多目标优化方法 |
| CN106997403A (zh) * | 2016-01-26 | 2017-08-01 | 北京汽车股份有限公司 | 通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103569236B (zh) * | 2012-07-30 | 2015-02-18 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种汽车车身前部结构的设计方法及其汽车的设计方法 |
| CN106484979B (zh) * | 2016-09-29 | 2019-05-07 | 吉林大学 | 基于独立评价工况的前防撞梁总成轻量化设计方法 |
| US10671062B2 (en) * | 2017-04-19 | 2020-06-02 | Infineon Technologies Ag | Testing a crash sensor device during vehicle operation |
| JP6947046B2 (ja) * | 2018-01-16 | 2021-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 耐力決定方法 |
| CN112632689B (zh) * | 2019-09-24 | 2022-09-30 | 上海沃尔沃汽车研发有限公司 | 汽车正面碰撞后前门开门力相关的仿真方法 |
| CN112182766B (zh) * | 2020-09-30 | 2023-07-18 | 西藏宁算科技集团有限公司 | 一种基于云平台的多工况安全仿真模型自动计算方法 |
| CN112163279B (zh) * | 2020-10-27 | 2024-03-01 | 广州汽车集团股份有限公司 | 一种改善车辆碰撞攻击性的前机舱设计方法及系统 |
| CN112948983B (zh) * | 2021-04-20 | 2022-04-05 | 吉林大学 | 一种协同正面碰撞多工况的汽车前端结构能量管理方法 |
-
2021
- 2021-07-19 CN CN202110814648.2A patent/CN113361019B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106997403A (zh) * | 2016-01-26 | 2017-08-01 | 北京汽车股份有限公司 | 通过车辆偏置碰撞试验分析车辆安全性能的方法和装置 |
| CN106709151A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-24 | 吉林大学 | 汽车正面25%重叠率碰撞的车身前端结构设计方法 |
| CN106740620A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 南京航空航天大学 | 基于负泊松比结构填充的汽车吸能盒及其多目标优化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113361019A (zh) | 2021-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106709151B (zh) | 汽车正面25%重叠率碰撞的车身前端结构设计方法 | |
| CN102117360A (zh) | 快速匹配车辆正碰有限元模型的方法 | |
| Jacobsen et al. | Impact tests of crash energy management passenger rail cars: analysis and structural measurements | |
| CN113361019B (zh) | 一种基于正面耐撞的前端结构多工况设计方法 | |
| CN114074627A (zh) | 一种新型花瓣负泊松比保险杠系统及其多学科优化方法 | |
| CN212332574U (zh) | 一种汽车碰撞缓冲装置 | |
| Joshi et al. | Finite element analysis of rear under-run protection device (RUPD) for impact loading | |
| Chen et al. | Optimized AHSS structures for vehicle side impact | |
| CN109204202A (zh) | 一种汽车碰撞三级缓冲装置 | |
| Lindquist et al. | Real world car crash investigations–A new approach | |
| CN202429163U (zh) | 一种汽车侧面碰撞乘员保护系统 | |
| Ross et al. | Vehicle design and the physics of traffic safety | |
| CN217765512U (zh) | 一种可移动变形壁障台车 | |
| CN115214507B (zh) | 一种缓冲装置及防撞车 | |
| CN208636043U (zh) | 一种用于模拟车辆侧柱碰撞动态侵入量的设备 | |
| CN111762118B (zh) | 一种基于激光雷达的智能车控制防撞装置 | |
| CN213594222U (zh) | 一种汽车前防撞梁总成结构 | |
| CN210416489U (zh) | 汽车前段防撞吸能结构 | |
| Lefer et al. | Car-to-truck frontal crash compatibility | |
| CN206336246U (zh) | 汽车吸能盒 | |
| Han et al. | Analysis of vehicle rollover using multibody dynamics | |
| Ujita et al. | Crashworthiness investigation of railway carriages | |
| Albahash et al. | Crashworthiness Performance of Rear Underrun Protection Device under Simulated Car Collision | |
| CN209064041U (zh) | 一种汽车碰撞三级缓冲装置 | |
| Goudswaard et al. | Truck front underrun protection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231222 Address after: No.1, xinhongqi street, automobile economic and Technological Development Zone, Changchun, Jilin Province Patentee after: China Faw Co.,Ltd. Patentee after: CHANGCHUN AUTOMOTIVE TEST CENTER Co.,Ltd. Address before: No.1, xinhongqi street, automobile economic and Technological Development Zone, Changchun, Jilin Province Patentee before: China Faw Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |