基于有限元方法的汽车新型前纵梁吸能特性分析 汽车工程系杨 兆 2006-10-26项目的研究意义• 汽车安全问题是当今汽车发展的四大主题之首位。汽车被动安全性技术是汽车安全性研究的重要内容。 • 在车辆交通事故中，正面碰撞事故占事故总量的一半左右。 • 提高汽车车身结构的安全性是汽车问世以来最重要的研究课题之一。提高汽车结构的安全性，既使汽车碰撞部位的塑性变形尽量大，吸收较多的碰撞能量，降低汽车减速度的峰值，尽量减少一次碰撞的强度。• • 当汽车发生正而碰撞时，主要由汽车车身前部的“压溃区”的塑性变形来吸收碰撞时的动能，其中主要是端部底架结构的大变形来缓和冲击和吸收冲击动能。对于车架汽车端部底架结构上的前纵梁是主要的吸能构件。研究结果表明在汽车前部纵向碰撞事故中， 70% 以上的汽车冲击动能必须由纵梁承受才能保证乘坐室的完整性与小变形性。因此，纵梁的吸能能力极为关键。而前纵梁前端的结构的吸能特性和变形模式，决定着车身在撞击时的加速度的响应，对 乘员保护来说有着非常重要 的作用。 国内外研究现状• 对于汽车被动安全性的研究主要从实车碰撞试验和计算机模拟试验两种方法进行。 • 国外采用系列软件对车辆建立有限元模型，用于分析车辆在碰撞过程中，车身和局部的变形状态，找出位移、速度、加速度和能量变化的关系，用于评价车辆的被动安全性能。 • 被动安全发展趋势 : 其一、车内外的全面保护；其二、被动安全保护装置的智能化。• 本研究结合了当前被动安全的发展趋势，从保护成员的安全和智能化要求为目标出发，实现车辆被动安全的合理改进。 研究目标与解决的关键问题• 基于有限元方法，对汽车发生高速碰撞时，汽车前纵梁上安装吸能缓冲装置的吸能特性进行分析。并确立吸能缓冲机构的形式与尺寸。• 其中主要涉及的关键问题有：模型的建立问题、有限元分析问题（网格划分与边界条件建立）、材料选择问题以及尺寸确定问题。 研究内容理想的纵梁设计应该充分利用许可变形，配合端部底架结构上的其他部件，吸收汽车碰撞中的绝大部分动能，并使车身产生对人体伤害最小的碰撞力波形。根据上面设想，研究内容主要有以下几个方面：1 、吸能结构的形式设计；2 、实体模型建立，仿真模型建立，动态仿真分析，得出高速碰撞下吸能缓冲装置的速度、加速度与能量损失的关系；3 、优化吸能装置尺寸结构。 原理示意图拟采取的方法 • 通过实体建模软件和有限元分析软件对某...
