鋁合金汽車保險(xiǎn)杠橫梁的輕量化設(shè)計(jì)及其性能研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，世界汽車保有量也在逐年增加，但同時(shí)也帶來了一系列諸如能源枯竭、溫室效應(yīng)、粉塵及有害氣體的排放等問題。因此，降低油耗、減少排放、提高安全性是當(dāng)今全球汽車工業(yè)所必須面對的問題，而汽車輕量化則是實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排的一項(xiàng)重要措施。本文在LS-DYNA3D、LS-OPT等有限元模擬仿真軟件的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了即能減重又能保證其碰撞安全性能的鋁合金保險(xiǎn)杠橫梁并對其性能進(jìn)行研究。
　　 參照原鋼制保險(xiǎn)杠橫梁的外形及截面

2、形狀，在原實(shí)車裝配空間允許的條件下，設(shè)計(jì)了弧線形和折線形兩種鋁合金保險(xiǎn)杠橫梁。根據(jù)原鋼制保險(xiǎn)杠橫梁前端面的剛度及整體剛度的要求，基于LS-OPT等軟件對弧線形保險(xiǎn)杠橫梁的截面進(jìn)行尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出一種中空帶兩條加強(qiáng)筋的薄壁鋁合金擠壓件，其質(zhì)量為2.25kg，較原鋼制保險(xiǎn)杠橫梁減重39.5％。通過三點(diǎn)彎曲及擺錘碰撞仿真驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)改進(jìn)設(shè)計(jì)的弧線形鋁合金保險(xiǎn)杠橫梁的剛度要優(yōu)于原鋼制件。
　　 通過不同工況、不同速度的碰撞仿真，研究了三種

3、保險(xiǎn)杠橫梁在碰撞過程中的變形行為及吸能性能，并與20km/h的實(shí)際臺車碰撞試驗(yàn)進(jìn)行對比分析。研究表明:無論是在低速還是高速臺車碰撞仿真過程中，兩種鋁合金保險(xiǎn)杠橫梁的吸能性能均要優(yōu)于原鋼制件;實(shí)際碰撞過程中保險(xiǎn)杠橫梁的變形結(jié)果、加速度曲線均與仿真結(jié)果吻合較好;弧線形鋁合金橫梁臺車的加速度變化較原鋼制件的更為平緩，最大峰值更小;折線形鋁合金保險(xiǎn)杠橫梁出現(xiàn)明顯的向內(nèi)偏折現(xiàn)象，在整車碰撞過程中可能會損壞橫梁后端的水箱、導(dǎo)風(fēng)板等易損件。