基于偏置碰撞工况汽车前纵梁结构优化设计

王 飞

（安阳工学院机械工程学院，河南 安阳 455000）

1 引言

汽车在实际运行中发生完全100%正面碰撞的可能性较小，较多的是发生正面一定角度的偏置碰撞。同时，在C-NCAP 管理规则中，40%正面偏置碰撞试验是考察的三个碰撞试验之一，要求试验车辆40%重叠正面冲击固定可变形吸能壁障，碰撞速度为（56±1）km/h，偏置碰撞车辆与可变形壁障碰撞重叠宽度应在40%车宽（±20）mm的范围内。在偏置碰撞中，前纵梁与障碍物直接接触的一侧发生完全的褶皱吸能压溃变形，而另一侧由于力的作用将发生弯曲变形，当角度达到一定限值时，前纵梁将失去承载能力[1]。因此，基于偏置碰撞分析，对前纵梁发生弯曲变形工况进行分析，对其结构进行优化设计，进而提升抵抗折弯变形的能力，对实际应用具有重要价值。

国内外学者对此进行了一定研究：文献[2]分析引导槽式前纵梁抵抗折弯变形的最佳尺寸设计；文献[3]针对前纵梁折弯变形的影响因素进行分析，长宽比是影响吸能的重要因素；文献[4]对前纵梁断面的摩擦系数对折弯角度的影响进行分析，增加接触的动摩擦系数可以提升结构抵抗折弯变形的能力；文献[5]针对缺陷引导式前纵梁进行分析，对比不同的空洞设计对前纵梁的承载能力。

根据C-NCAP管理规则，搭建车辆正面40%可变形壁障碰撞仿真分析模型，选取三种不同的初速度50km/h、56km/h 和60km/h进行分析，获取车身和前舱总成的变形过程；基于分析结果，对前纵梁弯曲变形的吸能过程和失效特点进行分析；……