汽车前保各因素对碰撞吸能的影响及优化

徐 宽，王秋雨，吕 浩，赵 光,程加远

(1.河钢集团唐钢公司技术中心, 河北 唐山 063016；2.燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心,河北 秦皇岛 066004)

0 前言

随着社会的发展，汽车作为主要的出行工具，汽车保有量的不断提升。根据中国汽车工业协会的数据，2000年时，中国汽车的销售量仅为210万辆，而当2017年时，中国汽车销售量达到2 915万辆。汽车保有量的提升在带来社会经济效益以及便利的同时，伴随而来的是环境与能源问题也随之日益严峻。研究表明，整车质量的降低可有效降低碳排放及能源消耗[1]，因此国内外研究机构都将汽车轻量化技术研究作为重点研究项目。根据数据统计，我国汽车碰撞事故占总事故数的32%，是导致事故死亡人数最多的原因。前保系统是正面碰撞发生时汽车首先受到冲击的部分，其主要由保险杠和吸能盒组成[2]。汽车前保系统在正面碰撞具有极其重要的作用，其性能优劣直接影响对车身和成员的保护效果[3]。因此，在保证汽车碰撞安全性的前提下，对汽车轻量化进行研究十分重要。

目前，对汽车前保的轻量化研究主要集中在新材料替换、基于仿真结果改进以及拓扑优化等方面[4-6]，并取得许多十分重要的成果。徐中明等人使用铝合金材料代替钢材制造前保，其铝合金前保方案较钢制前保方案减重31%，且正面100%重叠碰撞工况下总吸能增加7.2%[4]。李凤宸等人对汽车前保险杠及吸能盒进行碰撞仿真，并通过hyperstudy对其进行优化，其优化后的保险杠系统质量降低了9.6%，纵梁前端截面力峰值略有降低，保险杠系统吸能略有增加，整车碰撞的安全性没有下降[5]。……