基于正面碰撞汽车前纵梁结构优化设计分析

赵世婧¹，樊继红²，王贞涛³

1. 苏州农业职业技术学院2. 国家知识产权局专利局3. 江苏大学能源与动力工程学院

摘 要：汽车发生正面碰撞时,前纵梁和防撞梁组成的吸能结构的承载能力直接影响到整车的安全性能。根据前纵梁的结构特点和碰撞吸能过程的变形特征,建立前纵梁的有限元分析模型;对前纵梁在吸能过程中的失效形式进行分析;压溃失效和折弯失效是两种主要的失效形式;折弯失效发生时,前纵梁失去原有的设计吸能作用,而临界角是发生折弯变形的最要指标;针对影响前纵梁折弯变形临界角的主要因素进行分析,包括长宽比、材料厚度、壁障摩擦系数等,获得结构参数对性能的影响规律;根据影响规律对某汽车前纵梁结构进行优化设计,并采用落锤压溃试验对结构优化前后的性能进行对比分析。结果可知:前纵梁发生弯曲变形时存在临界角度,对轴向承载影响较大;前纵梁的长宽比、壁障接触面摩擦系数是影响临界角度的重要因素;材料厚度的影响较小;降低长宽比,增大摩擦系数,在相同的倾角下,前纵梁弯曲承载变形能力提高,同时梁体轻量化13.7%;试验验证表明分析结果和优化设计的准确性,研究结果为此类设计提供参考。

关键词：汽车;前纵梁;折弯变形;吸能;落锤压溃试验;