[發明專利]汽車正面25%重疊率碰撞的車身前端結構設計方法

有效

• 申請號: 201611059294.0
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106709151B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 張君媛;陳家樂;紀夢雪;王楠;武櫟楠;周浩;舒暢;席敦祥;倪瀅瀅
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 齊安全;胡景陽

本發明公開了一種汽車正面25％重疊率碰撞的車身前端結構設計方法，為解決目前汽車正面25％重疊率碰撞的車身前端構件優化設計過程中存在的設計盲目性及在優化設計過程中采用CAE技術手段時的反復建模和計算耗時長的問題，汽車正面25％重疊率碰撞的車身前端結構設計方法的步驟：1.建立車輛等效簡化模型：1)提取剛度特性和慣性特性；2)將提取的剛度特性和慣性特性參數化；3)明確車身前端結構各構件等效簡化模型模擬方式；4)簡化前縱梁、前指梁和副車架；5)處理車體其他部件；6)驗證車輛等效簡化模型。2.獲取車身前端結構抗撞性設計目標；3.設計前縱梁、前指梁及副車架；4.仿真驗證優化設計后車身前端結構的正面抗撞性。

技術領域

本發明涉及汽車碰撞安全領域，具體涉及一種針對汽車正面25％重疊率碰撞的車身前端結構設計方法。

背景技術

據國內外研究機構對交通事故類型的統計，最常見的碰撞類型為前部正面碰撞，其事故發生率約占所有碰撞事故的50％以上，并且正面碰撞造成的乘員傷亡率很高，由其導致的人員與經濟損失不容忽視。因此，各國的安全性法規與新車評價規程將正面碰撞作為測試項目納入評價體系，測試工況主要包括正面全寬碰撞與正面40％偏置碰撞。但這兩種測試工況不能很好地覆蓋各類正面碰撞事故形式。為了提高車輛的正面抗撞性，測試工況的多樣性、高覆蓋性及高事故還原度成為當今各車輛安全評價法規發展的趨勢。

美國公路安全保險協會(Insurance Institute for Highway Safety，以下簡稱IIHS)的交通事故調查結果表明在所有正面碰撞死亡事故中，小偏置正面碰撞約占正面碰撞總量的四分之一。這里的小偏置正面碰撞是指碰撞接觸面寬度小于30％車寬的正面碰撞。在小偏置正面碰撞中重要的吸能部件起到的作用很小，乘員艙受到較大的載荷沖擊力，產生嚴重變形，破壞程度要遠遠高于常規的正面碰撞，對車內乘員造成極大的傷害。

但在各國安全性法規及新車評價規程中，僅IIHS在2012年對小偏置這種正面碰撞類型做出了評價。IIHS對正面25％重疊率碰撞試驗工況(如圖2所示) 規定如下：該工況中車身與壁障的碰撞接觸面寬度為車寬的25％，碰撞速度為 63.4-65.4km/h，采用剛性壁障(如圖3-a至3-d，其正面形狀為一長方形，寬 b為1000mm、高h為1524mm；右端為一圓弧，其半徑R為150mm、弧度α為115 °；碰撞面鋼板的厚度t為38.1mm；碰撞接觸面寬度a為431mm)，并且要求在駕駛員側放置一個50th混Ⅲ男性假人。正面25％重疊率碰撞評價方法包括車體結構完整性、約束系統與假人運動及假人傷害三部分。每一部分評價分為“優秀”、“良好”、“及格”、“差”四個等級。車體結構完整性評價部分包括十個測量點(以下稱為侵入量監測點)侵入量的評價：A柱上、下部，儀表板上、下部，歇腳板，左側地板，制動踏板，駐車踏板，門檻，轉向柱。假人傷害評價包括頭頸部、胸部、大腿及髖部、小腿及腳部傷害評價。約束系統與假人運動的評價部分為扣分項目，根據相應考察項目的不合格情況扣除相應分值，扣除的分值越多，等級越低。

正面25％重疊率碰撞嚴苛的評價體系和嚴重的車體與乘員傷害引起了國內外企業與研究機構的重視。目前，各企業及研究機構對該工況的研究主要集中在車體結構修改上。絕大多數汽車開發廠商通常是根據某款車在該工況試驗中出現的吸能不足、乘員艙侵入的情況，對結構進行修改，再通過試驗或CAE方法對改進后的車體結構進行抗撞性的驗證，以此來實現乘員的保護。這種結構修改方法，很難把握乘員艙侵入量減小的程度，導致了結構設計與修改的盲目性，只能通過乘員傷害預測反復修改結構來達到乘員保護的目的，增加了設計的難度和項目開發的風險。并且可能造成車體結構“過安全”，增加車重和成本。由此可見在目前汽車正面25％重疊率碰撞車身前端結構的設計工作中還缺少對優化設計方法的研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是目前汽車正面25％重疊率碰撞的車身前端結構設計過程中存在的設計盲目性以及采用CAE技術手段時的反復建模和計算耗時長的問題，本發明提供了一種汽車正面25％重疊率碰撞的車身前端結構設計方法。