汽车B柱轻量化设计及碰撞分析

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1、汽车B柱轻量化设计及碰撞分析冰赵娣陈晓磊(上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海201804)^y1【摘要】介绍了汽车B柱的结构特点和性能要求。分析了采用热成型技术进行轻量化设计保证零件精度，并有效改善B柱强度提高侧碰安全性能。【Abstract】ThestructureandperformancerequirementofB-pillarisintroduced．Hotstampingtechnologyisadoptedinlightweightdesigntoensurepartsprecisionandimproveintension．Th

2、esideimpactsafetyperformanceisalsoimproved．【关键词】热成型B柱侧碰汽车doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2014．01．07深，中间凸台较高，形状变化剧烈，容易开裂；其一0引言端有大平面，容易起皱。因此，给工艺带来了很多困难。同时，为了满足B柱强度和刚度的要求，必热成型技术是提高高强度钢板塑性成型能须使用屈服强度很高的材料，这也增加了工艺的力，保证零件尺寸精度及提高零件强度级别的新难度，B柱的性能要求及结构特点使零件在成型成型技术。本文选择某车型B柱作为研究对象，时质量控制困难，因

3、此B柱生产成为汽车车身设利用成型仿真功能进行成型过程模拟和碰撞模计和制造的一大难点。拟，分析热成型技术对零件质量和性能的影响。1B柱特点与性能要求B柱位于前门和后门之间，是重要的承力构件，不仅要保证前车门在承受一定冲击下能够打开，同时作为前车门锁扣、后车门铰链及前排安全带卷收器和高度调节器的安装部位，必须具有较图1B柱三维模型结构示意图高的强度和刚度。B柱的整体形状必须呈曲面状态，与车身外形保持一致。B柱零件的结构特点是成形深度较大、零件2B柱轻量化设计截面变化比较复杂、成形件底部的高度存在较大的起伏、零件的圆角半径较小，其三维模型如图l上海汽车某

4、车型设计的B柱总成，由B柱和所示。从图中可见，B柱两端的4个台阶深度较上、下内加强板组成；B柱和上、下内板均采用收稿日期：2013—11—06为上海市科学技术委员会项目支持课题(编号：12DZ1204000)。上海汽车2014．01·25·B340／590DP，其厚度分别为1．2mm、1．0mm、B柱对于汽车发生侧面碰撞时乘员的损伤程1．4mm；现拟采用热成型高强度钢板22MnB5来度有着直接的影响。B柱既不能过硬，也不能过代替，厚度为1．4mm，并取消内板结构，如表1所软。因为B柱过硬会使能量迅速转移到乘员身示。表2列出了两种材料的参数。上，不能

5、使能量通过车身和变形移动壁来很好地被吸收；相反，B柱过软则会使其变形过大，从而表1B柱轻量化方案对车内乘员造成更大的伤害。合理的B柱变形模零件名称性能现状热成型高增加重量式和侵入速度能有效防止侧面碰撞中人的损伤，强度钢板／kgB柱材料B340／590DP22MnB5因此通过优化B柱强度而使侧围达到了合理的变+0．53厚度／ram1．21．4形模式和侵入速度、侵人量，从而有效改善侧面碰B柱上、材料B340／590DP取消下加强板厚度／一O．98撞性能。将优化后的B柱进行侧面碰撞仿真分mm1．0／1．4析，并与原车型侧面碰撞仿真分析进行对比。B表2热成

6、型高强度钢板22MnB5柱内板示意图如图2所示。与B340／590DP的材料参数材料牌号屈服强度／MPa抗拉强度／MPa延伸率／％B340／590DP340590l822MnB5950130083碰撞模拟及性能分析汽车碰撞安全性是汽车最为重要的整车性能指标之一，美国和欧洲等国家和地区的汽车安全相关组织较早就开展了侧面碰撞安全性的检测和评价，并出台了相应安全法规，如欧洲ECER95法规以及美国FMVSS214法规等。国内，在部分汽车企业与国家相关部门的协作下，以欧洲ECE图2B柱内板示意图R95法规为蓝本，于2006年7月1日起正式执行可变形移动壁障

7、速度50km／h与车辆的侧面碰撞将试验车辆放置在滑车上，由滑车带动试验试验标准，即《汽车侧面碰撞的乘员保护》GB车辆以29km／h的速度撞向直径为254mm的固20071-2006标准。定刚性圆柱体，分别对两辆车进行碰撞，一辆车是侧面碰撞法规试验主要有移动变形壁障侧面优化前的车身，即B柱由内外板组成；另一辆是优碰撞试验和侧面柱撞试验2类。FMVSS214法化后的，即将B柱内板取消，用热成型高强度钢板规、ECER95法规都规定了移动变形壁障侧面碰替代普通高强度钢板。优化前后B柱柱碰108ms撞试验，并且这两种法规可以代表所有现有的移最大侵入云图和仿真

8、数据见图3和表3。动变形壁障侧面碰撞试验法规的碰撞形式。Euro．NCAP的侧面柱碰撞试验是将试验车辆表3柱碰108ms仿