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摘要：针对偏置碰撞形式的乘用车安全问题，对车身前部的基本部件进行了改进，使车前部的刚度得到调节，使整体结构合理变形。对仿真结果和原车缺乏抗冲击性进行了分析，以提高车体前部前面板的吸收状态，增加了A柱加固的厚度，提高了车体的垂直刚度和乘员舱的强度。仿真结果表明，整车质量仅提高2.24公斤，改进系统也有效提高了整车的抗冲击性，车辆加速峰值降低6g，驾驶室变形减小。
关键词：偏置碰撞；刚度匹配；吸收
前言
国内外的研究表明，车辆前面板在车辆碰撞时吸收约50%的总吸收能量，特别是在前碰的早期阶段，对偏置碰撞的模拟分析可以更好地反映汽车的碰撞情况。40%偏置碰撞研究的重点是车身结构的设计刚度，只增加板的厚度或增加加固板，汽车的重量就会大大增加。刚度的合理相关是使车身结构能够支撑高冲击力，而不会造成重大变形。此外，压溃吸能区与乘客区域之间的连接区的刚性应介于两者之间，在输送力和扭矩方面应发挥作用，保护乘客的安全。
近年来，我国汽车工业不断发展，汽车生产也取得了长足的进步，许多新技术开始应用于汽车生产，大大提高了汽车的性能。汽车安全是其中重要组成部分，与汽车性能密切相关，有必要加强结构技术的研究。特别是，对于制造和维护人员，先进的结构改进是确保乘员安全的重要手段。
一、分析40%偏置碰撞有限元仿真和抗冲击性
正确简化底盘部件、发动机和内饰，使用外壳单元或三维实体单元，以56km/h的速度冲击障碍物，仿真时间为140ms。当汽车部分接触时，车身的另一侧与可变形屏障接触，而汽车左车身的前部则涉及碰撞吸能。在40%偏置碰撞的情况下，车辆抗冲击性的要求主要体现在车身前部结构可以有效分散冲击载荷，并将其移动到特定区域，从而使更多部分参与能量的吸收。其碰撞结果如图1所示。
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图1 40%偏置碰撞整车变形
对仿真结果的分析，可看到原始结构存在以下安全缺陷：
（1）身体的左前部已基本变形。具有S型结构框架的垂直梁前部难以断裂和变形，梁产生较大的弯曲变形。
（2）前方能量吸收不足。前缓冲能量的吸收范围在碰撞过程中不会产生理想的纵向折叠吸收形式，这使得前部缓冲结构能够有效吸收碰撞产生的能量。
(3)驾驶舱受冲击能量大，沿着左前纵梁移动到仪表板和驾驶室的下部，严重渗透到前围板中，转向盘的中间变化过大，离合器踏板的后移过大，威胁乘客的生命。
（4）弯曲发生在车身A柱的顶部。部分冲击载荷从轮罩转移到A柱过高，表明轮罩的纵向加强件过大。
二、抗撞结构改进设计
1.吸能理论
当车身与变形屏障接触时，车身前部缓冲器吸收区域发生压缩变形吸收，而前纵梁、轮罩加固和其他部件的向后传输，在车身A柱、乘客舱的底部纵向梁等部件中发生吸收变形。冲击能量应划分根据每个部件的吸收范围。在本文中，通过前纵梁和乘客舱的吸收比合理分布，确保乘员有足够的生存空间。
2.防撞规划
结合汽车的结构特点和耐撞性分析，提出40%偏置碰撞汽车耐撞性设计应包括刚性大乘员舱和合理设计的允许变形区。车辆前部耐撞性结构和前纵梁的结构设计应具备以下特点:发生偏置碰撞时，通过刚度较大的客舱来控制车辆的整体变形。
3.抗冲击结构改进
在碰撞过程中，前后纵梁弯曲，影响整个能量吸收。本文遵循的原则是：不改变原来的车身结构，即不改变形状、轮廓尺寸等因素，或者其他影响车辆的设计，而是对主要能量吸收部件刚度匹配分析，加强和削弱部件，以提高能量吸收性。
三、鉴于原有结构的缺点，提出以下改善方案
1.为了提高前纵梁的抗弯曲能力，增加前纵梁加固的厚度，从原来的2.1毫米厚到2.4毫米，使其产生折叠压溃变形，从而降低前纵梁弯曲的程度，吸收更多的冲击能量。前纵梁抗压能力在整个汽车系统中至关重要，使驾驶员能够快速、准确地操作，确保整个车辆的安全性。
2.沿轮罩加固的垂直长度添加两个导向槽。降低轮罩加固的纵向刚度，使其吸收更多的能量，以减少负载转移到A柱的影响，另一方面，由于车身纵梁的纵向刚度增加，也增加了负载梁传输的效果，从而减少了负载转移到A柱的影响。汽车工业的不断发展，结构设计理论也取得了长足的进步，许多新技术开始应用于汽车结构设置，大大提高了汽车的安全性。因此，添加的导向槽是帮助车辆确保安全性，在事故发生后1，保护乘员安全的重要手段
3.将上部和下部厚度加到柱体上，增加A柱体与B柱体之间的上梁加固，（如图2）提高A柱抗载荷作用的能力。
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图2 A柱和B柱
四、改进前后仿真结果的比较分析
为了检查上述结构改进，新模型以原有限元件模型为基础。还分析了改进后的有限元件模型，以56km/h的速度进行40%的偏置碰撞模拟。改善前车身总吸力为151,612J，而改善车身的总吸力可为160,023J，增加5.5%。与原始结构相比，改进结构的吸收时间延长，吸收能力提高。改进的加速峰值降至6g。比起改进前的变形状态有所改善，吸收的能量增加，使整车的结构变形更加合理。
随着撞击时间的推进，由于前壁板、仪表板、转向盘和脚踏板向后入侵，乘客会有第二次接触。理想的车身结构可在发生碰撞时每个吸能部件充分吸收能量，并将冲击力分散至车身各部分骨骼，将乘员舱的变形降至最低，确保驾驶室条件。自改进以来，每个测量部位的变形量都有所下降，特别是A柱的侵入率降低，对保障乘客安全发挥了重要作用。在分析部件质量变化及后，车辆抗冲击性已大为提高，而改进后每个部件的整体质量仅增加了2.24kg。
结束语
新时代经济发展的今天，我国也进入了新时代中国特色社会主义社会的高速发展期，随之而来的，便是经济的飞速发展。在如今这个充满机遇的时代，汽车工业，尤其是技术的蓬勃发展激励着我们不断地进行创新，我也相信发展一定会满足日益高标准的人类舒适度要求，而我国汽车工业也一定会不断进步！
参考文献：
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