铝制车身仿真方法研究及试验对标分析

国举强,张廷波,吴有成,李延峰

(浙江吉利新能源商用车集团有限公司，浙江杭州 311228)

0 引言

某混合动力MPV车型的车身结构由铝合金件通过胶粘和铆接而成，并由置于发动机舱的增程器和车身下方的动力电池提供动力。与传统车型相比，其材料性能、车身连接方式和结构布置等均有明显的不同，进而影响到汽车碰撞安全性能。由于汽车碰撞安全性能的优劣直接关系到乘员安全，因此被各国家和厂商所重视并进行了大量的研究，但这些研究主要针对钢制车身的车型[1-2]，对铝制车身研究较少。

基于C-NCAP正面碰撞试验结果[3]，对铝制车身的仿真建模技术进行研究，主要针对胶粘损伤开裂和自穿刺铆接(SPR)剪切失效等力学行为，并对比分析加速度、车身侵入量等指标，以验证有限元仿真模型的精度。

1 碰撞仿真模型搭建

基于整车CAD数据和其他参数搭建碰撞仿真模型，包括车身、车门、转向系统、前后悬架、增程器以及动力电池等子系统。在LS-DYNA中，应用离散单元来简化和模拟减振器，其力学性能通过刚度和阻尼曲线来定义；增程器在碰撞过程中变形非常小，可视为刚体结构。动力电池壳体用Shell单元建模，电芯简化成实体并用Solid单元和MAT_63材料模型模拟[4]，其中材料曲线来自电芯球头挤压试验。

对于车辆中的钣金件和挤铝件，应用Shell单元和弹塑性材料进行仿真。铝制车身各零部件之间主要通过胶粘和铆钉进行连接，为了能准确模拟这些连接的刚度及失效开裂等力学性能，采用如下建模方式。……