【技術(shù)帖】復(fù)合材料汽車(chē)前保險(xiǎn)杠低速碰撞仿真分析

2016-11-09  by:CAE仿真在線  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

摘要:

汽車(chē)發(fā)生低速碰撞時(shí)前保險(xiǎn)杠能夠吸收沖擊能量,因此研究保險(xiǎn)杠的碰撞特性和碰撞過(guò)程中的吸能特性是必要的。本文建立汽車(chē)前保險(xiǎn)杠的三維模型,保險(xiǎn)杠橫梁采用CFS003/LTM25碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料,運(yùn)用LS—DYNA軟件對(duì)保險(xiǎn)杠在低速碰撞(4km/h)過(guò)程中的動(dòng)力響應(yīng)特性進(jìn)行仿真,并對(duì)該保險(xiǎn)杠系統(tǒng)應(yīng)力云圖,能量變化曲線,橫梁變形情況以及加速度時(shí)間歷程曲線結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明:該有限元模型仿真結(jié)果正確且復(fù)合材料橫梁和右吸能盒吸能性能良好而左側(cè)吸能盒吸能效果不佳,為后續(xù)保險(xiǎn)杠的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞:前保險(xiǎn)杠;復(fù)合材料;LS-DYNA;低速碰撞

      正面碰撞問(wèn)題一直是汽車(chē)被動(dòng)安全性研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[1]。保險(xiǎn)杠系統(tǒng)是轎車(chē)車(chē)身的重要組成部分,其作用為當(dāng)轎車(chē)與其他車(chē)輛或障礙物發(fā)生碰撞時(shí)首先接觸的部件,應(yīng)該能起到保護(hù)車(chē)身和附件,具體說(shuō)就是保護(hù)翼子板、散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和燈具等部件的作用。輕微事故時(shí)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)能吸收沖擊能量,撞后自動(dòng)恢復(fù)原狀,有效地降低了轎車(chē)的修理費(fèi)用。遇上嚴(yán)重的撞車(chē)事故時(shí),沖擊力經(jīng)保險(xiǎn)橫杠被合理導(dǎo)向分散給整個(gè)車(chē)身,以避免局部區(qū)域變形過(guò)大,保證乘客有足夠的生存空間。由于保險(xiǎn)杠在低速碰撞中的重要性,世界各國(guó)針對(duì)保險(xiǎn)杠的耐撞性都制定了具體、詳細(xì)的法規(guī)和試驗(yàn)要求,此外,研究汽車(chē)保險(xiǎn)杠的碰撞特性和碰撞過(guò)程中的吸能特性,對(duì)于提高汽車(chē)的碰撞安全性具有重要的意義。
      J.Hilmann與M.Pass等人采用遺傳算法對(duì)車(chē)輛前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)進(jìn)行了耐撞性能研究與改進(jìn),并將該方法應(yīng)用到白車(chē)身的設(shè)計(jì)中[2]。Marcus REdhe使用LS-OPT對(duì)汽車(chē)吸能盒進(jìn)行的形狀改進(jìn),使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法來(lái)優(yōu)化吸能盒的幾何形狀,在減少保險(xiǎn)杠橫梁的侵入量、剛性墻侵入量和降低縱梁應(yīng)變的約束條件下來(lái)提高車(chē)輛的低速碰撞性能,改進(jìn)后的模型降低了系統(tǒng)的質(zhì)量,減少了侵入量,改善了低速碰撞性能[3]。章正偉按照歐洲ECE-R42法規(guī)要求,建立保險(xiǎn)杠有限元仿真模型,并對(duì)其進(jìn)行非線性模擬分析,得出增強(qiáng)保險(xiǎn)桿耐撞性的規(guī)律[4]。楊永生將整車(chē)模型簡(jiǎn)化為臺(tái)車(chē)模型,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和仿真結(jié)果,設(shè)計(jì)某一款進(jìn)口車(chē)吸能盒誘導(dǎo)槽的位置和數(shù)量,降低了碰撞力的峰值,增加了吸能盒吸收的能量[5]。   
      本文以汽車(chē)前保險(xiǎn)杠為研究對(duì)象,橫梁采用CFS003/LTM25碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料,利用LS-DYNA軟件對(duì)汽車(chē)低速碰撞條件下的耐撞性進(jìn)行仿真分析研究,并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)保險(xiǎn)杠耐撞性的途徑。

1 損傷分析模型       總體來(lái)講,復(fù)合材料層合板的低速?zèng)_擊損傷模式可分為層內(nèi)損傷(基體開(kāi)裂、基體擠壓破壞、纖維 斷裂等)和層間損傷(分層)[6]。

1.1 層內(nèi)損傷模型

       層內(nèi)損傷的分析采用基于傳統(tǒng)應(yīng)力強(qiáng)度理論的預(yù)測(cè)模型。該模型是以材料內(nèi)部某點(diǎn)處的應(yīng)力水平或一定區(qū)域的平均應(yīng)力水平作為失效準(zhǔn)則來(lái)判定損傷的產(chǎn)生。這就需要建立一套準(zhǔn)確合理的損傷失效判定準(zhǔn)則,如金屬材料常用的Mises強(qiáng)度準(zhǔn)則與剪切強(qiáng)度準(zhǔn)則,復(fù)合材料的失效準(zhǔn)則是在均勻各向同性和均勻各向異性材料強(qiáng)度理論的基礎(chǔ)上結(jié)合復(fù)合材料自身的特點(diǎn),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究和理論研究逐步發(fā)展起來(lái)的。由于復(fù)合材料損傷破壞機(jī)理十分復(fù)雜,失效準(zhǔn)則往往不具有普遍適用性,因此出現(xiàn)了許多失效準(zhǔn)則,如Tsai-Hill失效準(zhǔn)則、Tsai-wu失效準(zhǔn)則、Hashin失效準(zhǔn)則、Chang-Chang失效準(zhǔn)則等。對(duì)于出現(xiàn)損傷的區(qū)域其材料力學(xué)性能下降,需要使用適當(dāng)?shù)牟牧蟿偠?退化方式,對(duì)損傷區(qū)域的材料性能進(jìn)行調(diào)整。

1.2 分層損傷模型

       大量研究結(jié)果表明,復(fù)合材料層合板的分層損傷僅在纖維鋪設(shè)角度不同的兩相鄰子層之間的界面處產(chǎn)生、擴(kuò)展。因此,在可能發(fā)生分層的子層間引入一層厚度極薄界面單元,通過(guò)界面單元的失效破壞,可以真實(shí)有效地模擬預(yù)測(cè)分層損傷的產(chǎn)生,及其擴(kuò)展過(guò)程。如1圖所示為一典型三維界面單元,它由連接對(duì)應(yīng)的上下子層的兩個(gè)表面構(gòu)成[7]。由于界面層非常薄,初始界面單元的上表面和下表面對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)間的距離非常小。其中局部坐標(biāo)系e1為界面單元的厚度方向,該方向的界面力P1與開(kāi)裂模式I相關(guān)聯(lián);e2,e3為界面單元的兩個(gè)面內(nèi)相互垂直方向,其界面力p2,p3分別與開(kāi)裂模式II,III相關(guān)聯(lián)。三種裂紋尖端的開(kāi)裂模式如圖2所示,分別為:張開(kāi)型、滑開(kāi)型和撕開(kāi)型。

圖1 界面單元示意圖界面單元的建立是基于粘接域理論。近年來(lái),基于粘接域理論的預(yù)測(cè)模型越來(lái)越多地被應(yīng)用于分析不同物體在粘結(jié)面處的開(kāi)裂過(guò)程。該模型建立了發(fā)生層間裂紋處的界面力 之間的聯(lián)系。如圖3為目前廣泛應(yīng)用的界面力一界面相對(duì)位移雙線性簡(jiǎn)化模型?？杀硎緸?

式(1)中,

圖2 三種開(kāi)裂模式示意圖

     (a)剪切模式            (b)法向模式圖3 界面力-界面相對(duì)位移模型當(dāng)界面處作用力達(dá)到界面強(qiáng)度時(shí),界面出現(xiàn)損傷,可用下式來(lái)判定損傷的產(chǎn)生。      隨著損傷的發(fā)展,界面將產(chǎn)生宏觀裂紋,這類(lèi)似于斷裂力學(xué)中研究裂紋的擴(kuò)展?fàn)顩r。因此,可以采用斷裂力學(xué)中應(yīng)變能釋放率準(zhǔn)則來(lái)分析界面裂紋的擴(kuò)展,即 (i=1,2,3)為界面上因出現(xiàn)初始損傷而耗散的能量率,根據(jù)線性斷裂力學(xué)理論,可知                                 (4)     一般采用如下的線性耦合或二次耦合準(zhǔn)則來(lái)作為裂紋擴(kuò)展判斷依據(jù)。 (i=Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)分別為界面產(chǎn)生模式Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型裂紋時(shí)的臨界能量釋放率。

2 有限元模型建立      碰撞是一個(gè)瞬態(tài)的復(fù)雜物理過(guò)程,屬非線性動(dòng)力問(wèn)題,本文采用有限元軟件LS-DYNA對(duì)保險(xiǎn)杠碰撞進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真分析。LS-DYNA求解碰撞問(wèn)題主要采用顯式中心差分法,它利用中心差分法離散時(shí)間域,無(wú)需構(gòu)造剛度矩陣即可求解節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程,有效回避了因非線性問(wèn)題引起的收斂問(wèn)題,顯式算法的缺點(diǎn)在于解的穩(wěn)定性是有條件的,即積分時(shí)間步長(zhǎng)很小。

2.1 三維模型的建立

      常見(jiàn)的保險(xiǎn)杠總成主要由橫梁,吸能盒,連接板等部分組成。其中橫梁和吸能盒都可作為緩沖吸能元件。其吸能效果的好壞將直接影響其安全性能。為對(duì)保險(xiǎn)杠的低速碰撞響應(yīng)進(jìn)行研究,通常獨(dú)立對(duì)以上幾個(gè)部件建立簡(jiǎn)化模型進(jìn)行碰撞仿真研究。建立模型的主要的步驟如下:假定汽車(chē)以4km/h的速度碰撞到前方固定的剛性墻。先利用pro/e軟件建立三維模型,將其導(dǎo)入HYPERMESH中進(jìn)行前處理。使用HYPERMESH進(jìn)行前處理時(shí),采用平均20mm的網(wǎng)格。整個(gè)保險(xiǎn)杠總成連接關(guān)系可直接采用點(diǎn)焊連接,在仿真模型中采用SPOTWELD一維單元模擬。為符合法規(guī)要求,需要在簡(jiǎn)化車(chē)體上均勻分布質(zhì)量單元,在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上賦予300g的質(zhì)量,則其總體質(zhì)量等于整車(chē)整備質(zhì)量為1600kg。保險(xiǎn)杠總成有限元模型以及碰撞仿真所用到的剛性墻有限元模型如圖4所示。其中有限元網(wǎng)格(不含剛性墻)結(jié)點(diǎn)數(shù)量為13483個(gè),單元數(shù)量為13122個(gè)。

圖4 前保險(xiǎn)杠有限元模型

2.2 材料的定義

       大多數(shù)轎車(chē)車(chē)身所使用的材料為鋼材。在車(chē)輛前端對(duì)車(chē)身安全起重要作用的結(jié)構(gòu),尤其是以保險(xiǎn)杠骨架為主的包括與縱梁相聯(lián)接的汽車(chē)吸能盒部分,在低速正面碰撞中,對(duì)載荷傳遞和能量吸收具有重要作用,直接影響到乘員艙的侵入和車(chē)輛維修性等方面。汽車(chē)吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作是車(chē)輛設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié),盡管金屬材料吸能結(jié)構(gòu)被廣泛使用,但樹(shù)脂基復(fù)合材料管件因比剛度高,比吸能大,而且可根據(jù)使用要求對(duì)其材料組分及結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn),故本文橫梁材料采用CFS003/LTM25碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料,厚度為1.2mm。保險(xiǎn)杠系統(tǒng)橫梁以及其他組件材料參數(shù)分別如表1、表2所示:

表1 CFS003/LTM25碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料

名稱	數(shù)值
密度ρf/(t/mm3)	1.45e-9
沿纖維方向楊氏模量E1/MPa	53600
垂直纖維方向楊氏模量E2/MPa	55200
剪切模量G12/MPa	28500
泊松比	0.042
沿纖維方向拉伸強(qiáng)度S1t/MPa	6180
沿纖維方向壓縮強(qiáng)度S1c/MPa	6420
垂直纖維方向拉伸強(qiáng)度S2t/MPa	6520
垂直纖維方向壓縮強(qiáng)度S2c/MPa	5560
剪切強(qiáng)度S12/MPa	84

名稱	密度[Rho] t/mm3	彈性模量E    MPa	泊松比Nu	材料號(hào)	厚度 mm
剛性墻	7.8e-9	210000	0.3	MATL20	3
吸能盒	7.89e-9	210000	0.3	MATL24	1.9
車(chē)體模型	7.8e-9	210000	0.3	MATL20	3

表2 其他關(guān)鍵組件的材料參數(shù)

      保險(xiǎn)杠吸能盒所用材料為L(zhǎng)S-DYNA中24號(hào)材料,即其關(guān)鍵字為:*MAT_PIECEWISE_ LINEAR_PLASTICITY(分段線性塑性材料模型),保險(xiǎn)杠吸能盒為低強(qiáng)度鋼,其具有較低的屈服極限,比較容易產(chǎn)生屈服變形,因而能在碰撞過(guò)程中迅速進(jìn)入屈服階段,依靠屈服變形來(lái)吸收碰撞動(dòng)能。簡(jiǎn)化的車(chē)體模型所用材料與剛性墻一致,都使用LS-DYNA中20號(hào)材料,其關(guān)鍵字為:*MAT_RIGID,即為RIGID剛性材料[8]。橫梁所用材料選用LS-DYNA材料模型中的54號(hào)材料(*MAT_ENHANCED_COMPOSITE_DAMAGE)。該材料本構(gòu)能很好的模擬正交各向異性復(fù)合材料,通過(guò)材料主軸設(shè)置可方便的定義不同纖維鋪設(shè)角度,且含有多種失效準(zhǔn)則作為各種層內(nèi)損傷的判定依據(jù)[9]。其失效準(zhǔn)則及其相應(yīng)的剛度退化方式是基于Chang-Chang準(zhǔn)則擴(kuò)展補(bǔ)充得到,如表3所示:

表3  Chang-Chang失效準(zhǔn)則

失效模式	失效準(zhǔn)則	剛度退化方式
基體開(kāi)裂	,
基體擠壓破壞	,
纖維斷裂	,
纖維壓縮破壞	,

式中,1代表纖維方向,2表示垂直于纖維的橫向,3表示厚度方向;

2.3 接觸面的創(chuàng)建

      為了防止邊對(duì)邊的滲透及初始滲透,接觸厚度盡量采用實(shí)際的外殼厚度,有充分的網(wǎng)格密度來(lái)正確處理接觸的壓力分步和防止初始滲透。在保險(xiǎn)杠系統(tǒng)與剛性墻之間定義關(guān)鍵字為*CONTACT_SURFACE_TO_SURFACE接觸,保險(xiǎn)杠系統(tǒng)自身定義關(guān)鍵字為*CONTACT_SINGLE_SURFACE接觸。

2.4 邊界條件

      按照GBl7354.1998的要求,試驗(yàn)車(chē)輛低速對(duì)中的試驗(yàn)速度為4km/h。在碰撞模擬過(guò)程中,為正確地模擬車(chē)體與保險(xiǎn)杠的約束關(guān)系,在低速碰撞過(guò)程中,剛性墻六個(gè)自由度(三個(gè)軸向移動(dòng),三個(gè)繞軸旋轉(zhuǎn))全部被約束,即其固定不動(dòng)。

2.5 連接方式

      現(xiàn)代汽車(chē)的車(chē)身結(jié)構(gòu)通常由構(gòu)件通過(guò)焊接、螺栓聯(lián)接、鉚釘聯(lián)接等方式連接組成。本模型選用實(shí)體的SPOTWELD來(lái)模擬焊點(diǎn)連接。

2.6 沙漏的控制

      顯式算法的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)便是其計(jì)算效率高,而計(jì)算的高效率很大一部分來(lái)源于單元應(yīng)力散度計(jì)算的單點(diǎn)高斯積分。但單點(diǎn)高斯積分將導(dǎo)致沙漏模態(tài)的產(chǎn)生。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析時(shí),若不對(duì)沙漏模態(tài)進(jìn)行控制,計(jì)算將產(chǎn)生數(shù)值振蕩,如何控制沙漏模態(tài)以保證仿真計(jì)算的可靠性便成為顯式動(dòng)力分析程序的一個(gè)重要課題?？刂粕陈┠B(tài)的主要思想是在單元局部計(jì)算時(shí)將沙漏粘性應(yīng)力加到物理應(yīng)力上。由于車(chē)身構(gòu)件及碰撞變形部件主要是薄殼單元,因此這里僅討論薄殼單元的沙漏控制算法。使用LS-DYNA中的CONTROL_ENERGY關(guān)鍵字對(duì)能量進(jìn)行控制,其中的HGEN選項(xiàng),將其值置為1。使用LS-DYNA中的CONTROL_HOURGLASS關(guān)鍵字進(jìn)行沙漏控制,本文采用LS-DYNA標(biāo)準(zhǔn)的控制選擇,該關(guān)鍵字選項(xiàng)卡的IHQ置為1,表示為L(zhǎng)S-DYNA默認(rèn)沙漏能控制。

2.7 時(shí)間步長(zhǎng)的定義   

      顯式有限元的中心差分法是條件穩(wěn)定的,只有時(shí)間步長(zhǎng)小于臨界時(shí)間步長(zhǎng)才能保證計(jì)算結(jié)果的正確,經(jīng)過(guò)計(jì)算,本文的計(jì)算時(shí)間定為0.08s,計(jì)算步長(zhǎng)設(shè)為10-6s。

3 仿真結(jié)果分析      本文對(duì)汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,在HyperMesh中已建立汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)低速碰撞有限元模型,且導(dǎo)出了LS-DYNA格式的KEY文件,接下來(lái)使用LS-DYNA軟件對(duì)有限元模型的計(jì)算求解,得到后處理所需結(jié)果文件,在LS-PrePost中對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理仿真分析。

3.1 應(yīng)力云圖分析

      圖5和圖6為汽車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)有限元模型0.03s和0.05s時(shí)刻的應(yīng)力云圖。

圖5  0.03s時(shí)刻的應(yīng)力云圖

圖6  0.05s時(shí)刻的應(yīng)力云圖

      由圖可以看出,保險(xiǎn)杠系統(tǒng)最大應(yīng)力出現(xiàn)在0.03s時(shí)刻且位置為橫梁最先接觸剛性墻部位,由于剛性墻不動(dòng),應(yīng)力會(huì)不斷從中間部位分布到橫梁其他部位,此過(guò)程中應(yīng)力不斷衰減,在0.05s時(shí)刻最大應(yīng)力值明顯小于0.03s時(shí)刻,且發(fā)生位置為橫梁兩側(cè)位置。

3.2 能量曲線分析   

      碰撞過(guò)程中汽車(chē)各部件的動(dòng)力響應(yīng)是一個(gè)涉及幾何非線性、材料非線性和復(fù)雜的接觸摩擦問(wèn)題的大變形力學(xué)過(guò)程。在碰撞過(guò)程中,碰撞能量的主要傳遞途徑是:(1)通過(guò)結(jié)構(gòu)的彈塑性變形吸收一部分能量(內(nèi)能);(2)通過(guò)碰撞車(chē)輛之間的速度再分配保留一部分碰撞動(dòng)能。汽車(chē)碰撞過(guò)程表征了一個(gè)能量守恒、動(dòng)量交換的瞬態(tài)過(guò)程,其動(dòng)能大部分快速轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃文?內(nèi)能),小部分以聲能等其它能量耗散掉。能量變化清楚地表現(xiàn)在汽車(chē)的碰撞過(guò)程中。汽車(chē)碰撞開(kāi)始是撞擊體與被撞擊體接觸、變形由小到大,至最大,而后兩體回彈分離,本文中剛性墻不動(dòng),汽車(chē)將被彈回分離。圖7為模型碰撞過(guò)程中的能量曲線。

圖7 系統(tǒng)能量變化曲線

      可以看出,在碰撞過(guò)程中,總能量是基本上保持不變的,雖然總能量略微有點(diǎn)降低,但這是由于有限元的能量計(jì)算算法所致,不影響仿真的準(zhǔn)確性。保險(xiǎn)杠變形量最大的時(shí)刻是0.03s處,系統(tǒng)內(nèi)能最大,保險(xiǎn)杠吸能比較充分,沙漏能的變化由圖看出幾乎與橫坐標(biāo)軸相重合沙漏能很小,仿真結(jié)果有效。

圖8 各組件內(nèi)能曲線

      由圖8可以得出左吸能盒幾乎不吸收能量,碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能幾乎都是由右吸能盒內(nèi)部和橫梁吸收,橫梁最大吸能量為0.175*106MPa大約占總吸能量的87.5%,右吸能盒隨著時(shí)間的增加吸收的能量逐漸增加。這說(shuō)明該吸能盒結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步改善,從而使左右吸能盒都能夠發(fā)揮作用,從而減小在碰撞過(guò)程中右吸能盒的變形。3.3 加速度分析    加速度分析結(jié)果曲線如圖9所示,由結(jié)果可知,在0.03s時(shí)刻加速度達(dá)到最大,同時(shí)也證明了該仿真有效。

圖9 加速度曲線

3.4 橫梁變形分析

     由于車(chē)體的撞擊方向是沿X方向的,速度為4km/h,Y方向和Z方向上的速度為0,所以保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的位移變化主要在X方向上,Y方向和Z方向上位移變化很小。保險(xiǎn)杠系統(tǒng)正面撞擊剛性墻后,X方向上的位移最大響應(yīng)如圖10所示。

圖10 橫梁X方向位移

      由圖可以看出,橫梁最大變形量在0.03s時(shí)達(dá)到峰值為25mm。按照保險(xiǎn)杠碰撞標(biāo)準(zhǔn),要求它在碰撞中的變形量必須小于保險(xiǎn)杠橫梁與車(chē)體間的距離。由橫梁變形曲線圖可知,碰撞方向的最大的結(jié)構(gòu)變形量小于保險(xiǎn)杠橫梁與車(chē)體間的距離,說(shuō)明該保險(xiǎn)杠的耐撞性能較好。   

4 結(jié) 論

      本文保險(xiǎn)杠橫梁采用CFS003/LTM25碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料,以保險(xiǎn)杠低速碰撞有關(guān)法規(guī)為依據(jù),建立了保險(xiǎn)杠低速碰撞的有限元模型,并對(duì)保險(xiǎn)杠各組件低速碰撞動(dòng)力響應(yīng)特性進(jìn)行仿真分析,得出以下結(jié)論:

(1)有限元法可以精確再現(xiàn)低速碰撞過(guò)程中,保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的變形及受力情況,從而評(píng)判其性能。

(2)低速碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能幾乎都是由右吸能盒內(nèi)部和橫梁吸收,橫梁最大吸能量大約占總吸能量的87.5%,說(shuō)明采用碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料是十分有意義的。此外,右吸能盒內(nèi)部隨著時(shí)間的增加吸收的能量逐漸增加,而右吸能盒外部以及左吸能盒幾乎不吸收能量。因此吸能盒結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步改善,從而使左右吸能盒都能夠發(fā)揮作用,從而減小在碰撞過(guò)程中橫梁和右吸能盒的變形。

(3)保險(xiǎn)杠在低速碰撞條件下具有良好的耐撞性,為保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)改進(jìn)提供參考依據(jù)。建議在保險(xiǎn)杠系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對(duì)保險(xiǎn)杠和支架的剛度進(jìn)行匹配以充分發(fā)揮整個(gè)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)對(duì)碰撞能量的吸收效果。

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作者:郭啟濤,周云波,佘磊,王顯會(huì),魏然

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