基于薄壁梁压溃和弯曲理论的前纵梁轻量化设计*

陈 光，陈 超，路 深，陈 勇，李 杨

(1.河北工业大学机械工程学院，天津 300131; 2.中国汽车技术研究中心国家轿车质量监督检验中心，天津 300300)

2016199

基于薄壁梁压溃和弯曲理论的前纵梁轻量化设计*

陈 光1，陈 超2，路 深1，陈 勇1，李 杨1

(1.河北工业大学机械工程学院，天津 300131; 2.中国汽车技术研究中心国家轿车质量监督检验中心，天津 300300)

在保证某国产B级轿车抗撞性的基础上进行了其前纵梁的轻量化设计。首先根据变形特征将前纵梁划分为5个子结构，并通过有限元分析获得各子结构的压溃力或弯矩。以十二直角薄壁梁压溃理论为基础，根据压溃部分的压溃力进行子结构设计；进而根据弯曲变形中应力分布特点，将十二直角薄壁梁截面组合为一个或数个标准矩形截面，代入矩形薄壁梁最大弯矩理论表达式，获得十二直角薄壁梁的最大弯矩，并根据该车子结构的最大弯矩进行弯曲部分的结构设计。最终结果在保证整车正面碰撞波形的同时，减轻纵梁质量约15%。

薄壁梁；抗撞性；轻量化设计；压溃；弯曲

前言

汽车车身碰撞安全构件的刚度、力的传递、结构变形方式的诱导及与其它结构的相互作用等共同决定了整车的碰撞性能，其结构的截面设计和材料选择从本质上影响了整车在碰撞中表现出的能量耗散特点。

在整车正面全宽碰撞(FRB)中，前纵梁通过压溃和弯曲两种基本变形方式耗散和传递50%～60%的碰撞能量，是乘用车车身结构中重要的纵向受力薄壁梁构件[1]。前纵梁的设计需考虑到整车级别碰撞安全性能的要求、各部分结构之间的能量分配和刚度分布等问题[2-3]。……