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基于RCAR試驗(yàn)的汽車前保險(xiǎn)杠橫梁優(yōu)化設(shè)計(jì)

2009年歐洲汽車維修研究理事會(huì)（RCAR）制定了汽車保險(xiǎn)杠低速（10km/h）碰撞試驗(yàn)，以此來(lái)評(píng)估保險(xiǎn)杠的抗損壞能力和維修成本，該試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1。吸能塊固定在后面剛性結(jié)構(gòu)上，距離地面高100mm。

雖然抗損壞能力越強(qiáng)，維修成本越低，保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越高，但由于不同情形下（包括RCAR低速碰撞、高速碰撞以及行人保護(hù)等）對(duì)汽車前保險(xiǎn)杠橫梁的性能要求是不一樣的，所以設(shè)計(jì)一款保險(xiǎn)杠橫梁是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。運(yùn)用六西格瑪設(shè)計(jì)（DFSS）原則和有限元分析方法來(lái)研究影響前保險(xiǎn)杠橫梁剛度和撓度的結(jié)構(gòu)參數(shù)。在運(yùn)用DFSS方法時(shí)，將橫梁的幾何尺寸和增強(qiáng)效果作為控制因素；車輛縱梁之間的寬度作為噪聲因素；橫梁的質(zhì)量和變形位移量作為輸出響應(yīng)。遵從DFSS的設(shè)計(jì)流程可以有效減少CAE仿真得到最優(yōu)解的迭代次數(shù)。

研究結(jié)果表明：①橫梁水平肋板的厚度及其高度是影響橫梁撓度的主要因素；②加強(qiáng)件的寬度是另一個(gè)影響保險(xiǎn)杠橫梁低速碰撞性能的主要因素，加強(qiáng)件寬度越大，設(shè)計(jì)出的性能越好；③鵝頸梁的設(shè)計(jì)可以減小橫梁的變形位移；④橫梁中間部分的彎曲形狀設(shè)計(jì)是導(dǎo)致碰撞失效的主導(dǎo)因素。因此，后梁面的厚度以及加強(qiáng)件的設(shè)計(jì)對(duì)于提高RCAR標(biāo)準(zhǔn)下的低速碰撞性能尤為重要。

圖1　RCAR保險(xiǎn)杠低速碰撞試驗(yàn)裝置

后續(xù)還可將DFSS設(shè)計(jì)原則應(yīng)用到其它子部件的耐久性或高速碰撞安全性分析上。

Vinay L. Virupaksha et al. SAE 2015-01-1493.

編譯：汪濤