汽车侧面碰撞车门可靠性优化设计
作者:王治翔
来源:《世界家苑·学术》2017汽车安全性年第06
        摘要:为了有效的保证汽车侧面碰撞的安全性,必须对汽车侧面结构进行合理的设计,使其侧面碰撞传力路径完整并且能够引导相应结构件充分变形吸能。本文首先分析了有限元模型的建立,然后分析了提升侧面碰撞安全性能的措施。
        关键词:汽车;侧面;变形;可靠性;
        引言
        汽车侧面碰撞是发生频率最高的交通事故之一,在所有的交通事故中,侧面碰撞占32%,高于其他各类交通事故形態。在交通事故所造成的人员伤亡中,侧面碰撞所造成的伤亡人数占总伤亡人数的30.1%,也是造成人员伤亡最多的交通事故形态。因此,研究汽车侧面碰撞的安全性具有重要意义。为减少交通事故中的乘员损伤,世界各国相继出台了相应的法规以规范汽车侧面碰撞的安全性。我国于2006年开始实施国家强制法规《汽车侧面碰撞的乘员保护》(GB20071-2006),该法规参照欧洲的ECER95标准执行。
        乘用车侧面吸能空间小,乘员与门内板之间仅有20-30cm的间隔,一旦受到来自侧面的撞击,乘员将受到强烈贯入的冲击载荷作用而受伤。车门作为重要的侧面结构,其侵入速度、侵入量与乘员的损伤有着直接的关系。国内外学者对此进行了大量研究,如徐涛等人采用均匀试验设计方法对车门主要部件进行了抗撞性优化设计。王嵌等人从轻量化的角度出发,对圆环、帽形和矩形3种不同截面的车门防撞杆进行了耐撞优化设计。Ali等研究了6种材料对车门防撞杆性能的影响,并设计了一种新的防撞杆结构,通过车门侧碰吸能试验,结果表明:改变车门防撞杆的材料和几何形状可以显著增大车门的吸能量,减小车门的变形。
        然而国内外对汽车侧面碰撞安全性优化设计大多是以碰撞法规为基础来进行的,其忽略了实际交通事故发生时碰撞角度和碰撞速度的随机性,所以满足碰撞法规要求的车型,其侧碰安全性也并不是完全可靠的。此外,传统的确定性优化设计方法依照工程经验确定的单一的安全系数可能会偏大或偏小,从而造成汽车材料浪费或者结构不够安全。本文以美国交通事故调查统计数据为基础,将可靠性理论应用于汽车车门的安全性研究,对车门部件进行优化设计。