保险杠吸能盒轻量化设计＊

刘美刚

（西安航空学院，陕西 西安 710077）

汽车工业的发展在为人类带来便利的同时也带来了很多弊端，比如资源的短缺、污染环境等问题。在未来，节能环保将成为汽车发展的趋势。而车辆轻量化是实现节能环保目标的重要措施[1]。保险杠是汽车被动安全的一个重要部件，主要适用于汽车在发生低速碰撞时，靠自身变形吸收能量，从而起到保护车辆和乘员的作用[2]。谭继锦等[3]选取已有车型的保险杠为研究对象，将铝合金作为轻量化材料，以原保险杠低速碰撞性能为目标，建立响应面模型，对保险杠厚度进行优化，结果表明，优化后质量减少许多。刘海江等[4]在现有保险杠的基础上，用新材料替代传统钢材对保险杠进行轻量化设计。为了得到高性价比的保险杠，应该在传统材料的基础上对吸能盒尺寸进行优化。

1 保险杠仿真模型的建立

1.1 保险杠仿真模型的建立

计算机仿真相比较于实车试验，可以大大节约成本且周期短，因此碰撞仿真技术广泛应用在研究汽车耐撞性、乘员保护系统及人体碰撞损伤机理[5]。

本论文采用UG建立保险杠吸能盒碰撞简化模型，利用Hypermesh软件完成材料和属性的赋予，对模型进行网格的划分、接触、约束的设置及计算卡片参数的设置。最终，得到保险杠吸能盒和刚性墙壁的CAE 模型，如图1 所示。在DYNA中进行计算分析，在LS-PREPOST程序环境下提取后处理结果，得到保险杠吸能盒—刚性墙壁的动力响应。

图1 保险杠有限元模型

1.2 低速碰撞工况

针对汽车低速碰撞安全性，许多国家制定了不同的乘用车保险杠低速碰撞法规，虽然不同法规的评价标准和要求不一样，但是都是以真实汽车碰撞事故为基础制定的，都是为了保障汽车低速碰撞安全性能。……