轿车前端结构优化方法

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1、第六届中国CAE工程分析技术年会论文集轿车前端结构优化方法刘维海1，程秀生1，朱学武2，马志良2，唐洪斌（1吉林大学汽车工程学院，吉林长春130022；2第一汽车集团技术中心，吉林长春200011）摘要：为了使轿车具有优良的正面抗撞性能，在设计开发阶段需要应用仿真计算的方法对轿车前端结构进行优化。本文综合考虑正面16公里40%偏置刚性碰撞（AZT)、正面50km/h刚性墙碰撞（FRB）和正面56km/h40%可变形壁偏置碰撞（ODB）三种工况，首先对轿车前端结构进行优化计算，然后将优化结构进行整车碰撞仿真验证，结果表明前端优化结构在整车条件下的碰撞仿真中表

2、现理想。最后，总结出一套轿车前端结构优化流程，该流程对轿车设计开发具有重要的指导意义。关键词：碰撞；保险杠横梁；吸能盒；前纵梁OptimizingMethodofaPassengerCar’sFrontStructure11222LiuWeihai；ChengXiusheng；ZhuXuewu；MaZhiliang；TangHongbin(1.CollegeofAutomotiveEngineering,JilinUniversity,Changchun130022,China；2.FAWGroupsResearchandDevelopmentCenter

3、,Changchun130022,China)Abstract：Inthephaseofpassengercardesign,it’simportanttooptimizefrontstructurewithFEsimulationforgettingexcellentcrashworthiness.Inthisstudy,optimizingthefrontstructureinsubsystemlevelfirstly,thenfurtheroptimizingtheinfullvehiclelevelunderthe16km/hAZT,50km/hF

4、RBand56km/h40%ODBimpactmodes,Simulationresultsshowsthatthefrontstructurehasanexcellentcrashworthinessinfullvehicleimpactsimulation.Atlast,anoptimizationmethodoffrontstructureissummarizedwhichcanguidethecardesigninfuture.Keywords：ImpactBumperbeamCrashboxFrontrail0前言随着我国汽车安全强制性法规的逐步

5、完善以及消费者对汽车安全性认识的提高，各大汽车企业与研究机构投入大量人力、物力提高汽车安全性能。其中结构抗撞性是评价汽车安全性的基本标准，主要分为正面抗撞性能和侧面抗撞性能。作为正面碰撞主要吸能部件的前端结构（前保险杠横梁，吸能盒与前纵梁等）直接影响汽车正面抗撞性能。保险杠的主要作用是在汽车发生正面低速碰撞时，防止或减少前端其它部件的损坏，降低维修成本；在发生正面高速偏置碰撞时，保险杆横梁能够将碰撞能量传递到左右吸能盒与前纵梁等主要吸能部件。碰撞吸能盒的作用是在低速碰撞中以自身变形吸能来保证车身结构的完整性，使车辆的维修成本最小化；在高速碰撞中以自身结构的

6、完全变形来吸收碰撞能量，使吸收能量最大化，降低车体前期碰撞减速度峰值。前纵梁是正面碰撞载荷的主要传递路径和吸能部件，前纵梁合理压溃变形吸收足够的碰撞能量对乘员保护至关重要。因此，在汽车[1-5]设计开发阶段，需要从这些吸能部件着手来改善整车的正面抗撞性能。本文综合考虑正面16km/h40%偏置刚性碰撞（AZT)、正面50km/h刚性墙碰撞（FRB）和正面56km/h40%可变形壁偏置碰撞（ODB）三种工况，首先对轿车前端结构进行优化计算，然后将优化结构进行整车碰撞仿真验证，结果表明前端优化结构在整车条件下的碰撞仿真中-145-第六届中国CAE工程分析技术年

7、会论文集表现理想。最后，总结出一套轿车前端结构优化流程，该流程对轿车设计开发具有重要的指导意义。文中仿真分析工作主要是利用Hypermesh和VPG软件建立优化模型，采用LS-DYNA进行碰撞模拟分析计算。1前端结构优化目标设定车体减速度-时间历程曲线是汽车碰撞动态响应最表征和最易获取的特性之一，并且与乘员伤害程度之间存在着重要的关联性。将车体减速度-时间历程曲线作为优化目标对汽车前端结构参数、载荷路径进行优化分析。仿真优化的工况分别为C-NCAP法规中的正面50km/h刚性墙碰撞（FRB）、正面56km/h40%偏置碰撞（ODB）以及德国安联保险公司划分

8、汽车保险等级的正面16km/h40%刚性碰撞（AZT）。1.1前端