10.16638/jki.1671-7988.2017.16.057
某SUV车型正面40%偏置碰分析及
车体结构的优化设计
路遥，张超
（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：运用有限元分析方法对公司的某款SUV车型进行正面40%偏置碰分析，发现存在的问题，通过分析出问题的原因，并制定相应的车体结构优化设计方案，最后运用有限元分析方法进一步验证方案的有效性，最终获得满足目标设定要求的产品。
关键词：40%偏置碰；有限元分析方法；车体结构
中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)16-163-04
Simulation analysis and vehicle body structure optimization of a
SUV front 40% offset impact
Lu Yao, Zhang Chao
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )
Abstract:Thefinte element analysis method is used to simulation analysis a SUV of the company front 40% offset impact, find out the cause of the problem by analyzing and make the corresponding body structure design,and finally use the finte element analysis method to further verify the effectiveness of the program,and ultimately to meet the target set requirements of the product.
Keywords: 40% offset impact; The finte element analysis method; body structure
CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-163-04
前言
目前，车辆的正面碰撞试验主要分为完全正面碰撞试验(Full Width Frontal Impact Test) 和偏置碰撞试验(Offset Deformable BarrierForntalImpact Test) ；根据交通事故的统计结果表明[1]，偏置碰撞在交通事故中出现的比例极高，同时驾驶员在偏置碰撞事故中受到损伤最为严重[2]。2012年，C- NCAP( Chi
na_New Car Assessment Program)将偏置碰撞试验的测试车速从56km/h提升至64km/h[3]，车速的提升使得大部分车型的伤害值高于完全正面碰撞。
现阶段对于车辆碰撞安全性能研究的方法主要有[4]：一、碰撞试验法；二、有限元仿真分析法。在车体结构设计阶段，基于碰撞的有限元分析结果对车体结构的优化设计显得尤为重要。
本文结合公司某SUV型车型设计阶段车体结构的优化设计，介绍基于正面40%偏置碰有限元分析的车体结构优化设计的一般过程方法。
1 有限元模型的建立
采用Hypermesh软件对车身和底盘两分组数据进行网格划分，建立有限元分析模型。车身主要包括发舱、前围、侧围、顶盖、地板、行李箱、引擎盖、车门、行李箱盖、座椅、内饰，底盘主要包括动力总成、转向系统、轮胎、前/后悬架、周末可以考科目三吗
作者简介：路遥，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。
汽车实用技术
164 2017年第16期
仪表台骨架、传功系统、制动系统、排气系统、燃油系统、前后保等。具体模型的网格单元信息如下表1所示：
表1 网格单元信息
2 有限元模型的检查
对有限元模型进行检查，确保模型的准确性及可靠性。对模型分析质量进行检查，确保模型动能、内能、时间沙漏能没有峰值和突变。
图1 整车有限元模型图2 能量变化曲线示意图
表2 模型质量变化
从上图可以看出，整个碰撞过程中出现了很少沙漏能，几乎为0。模型的能量和质量变化量小于5%，主要能量变化曲线平滑未见突变。由此可以判定模型定义设置合理，计算结果准确有效。
3 整车40%偏置碰撞分析
按照C-NCAP试验工况要求，车辆前端左侧与可变形壁障40%重叠率，以64km/h的速度发生碰撞。建立起来的整车仿真模型如图3所示：
图3 正面40%偏置碰仿真模型
提交给LS-DYNA进行仿真计算，计算终止时间140ms，分析结果如下图4示：
图4 正面40%偏置碰整车变形ISO视图
由图4可以看出，前车门、A柱、顶边梁等关键区域均未出现较明显的大变形，但乘员舱底部有明显的褶皱变形。
前舱主要承载结构件的变形情况如下图5所示，吸能盒被压溃（①处），发舱纵梁轮胎包络避让处（②处）过早被压溃，发舱纵梁根部（③处）没有起到支撑作用，导致纵梁根部变形比较严重。
图5 正面40%偏置碰前舱结构件变形图
发舱纵梁根部的严重变形直接导致前围板A区和C区的入侵量分别达到285和253，超过了设定目标值，如图6和表3所示。
图6 正面40%偏置碰前围入侵图
表3 前围入侵量
左侧B柱下端加速度达到43.1g，超过目标值40g，如图7和表4所示。
图7 左、右侧B柱下端X向时间-加速度曲线
表4 左右侧B柱下端加速度
油门踏板和制动踏板的入侵量均满足目标要求，如下图8和表5所示。
图8 踏板测量示意图
路遥等：某SUV车型正面40%偏置碰分析及车体结构的优化设计165 2017年第16期
表5 踏板入侵量
4 优化方案
针对以上分析存在的问题，车体制定了一系列的优化设计方案，最终通过验证分析确定了最终的优化方案。
1）发舱纵梁结构变形不合理，地板纵梁产生明显折弯变形。主要原因地板搭接位置设计不合理，纵梁根部强度不足，导致纵梁根部入侵较为严重。为此对其结构和材质料厚进行优化设计，如图9所示。
图9 发舱纵梁结构优化示意图
①优化纵梁缺口；将缺口改为翻边，并打焊点。同时优化缺口尺寸，增大纵梁截面积：
②新增纵梁封板加强版B400/780DP-1.6t，提升发舱纵梁轮胎包络避让处的强度：
③优化发舱纵梁加强板的长度，削弱发舱纵梁封板和轮胎包络避让处之间的强度，用来吸收碰撞能量：
④发舱后纵梁的材质由B340/590DP-1.6t切换成B1500 HS-1.8t，同时增加与发舱前纵梁连接处的翻边
长度打两排焊点：
⑤发舱纵梁封板增加横向加强筋：
⑥前围板的材质由DC03-0.7t切换成B170P1-0.8t：
4s店是什么意思
⑦前围加强板左侧延伸与前轮包连接：
5 优化方案结果对比
将上述优化方案数据替换至仿真模型中进行计算，与优化前的分析结果对比。
由图10、图11、表六可以看出优化后前围入侵量均满足设定目标值，从而提升了整车的偏置碰撞安全性能。
图10 优化后整车变形图
19座校车多少万元钱图11 优化后前围入侵量
表6 前围入侵量
进口汽车标志图片大全
优化后左侧B柱下端加速度峰值降至39.0，满足设定目标要求。同时，优化后的加速度曲线在峰值处较优化前更平滑，进一步说明优化方案的有效性。
图12 左、右侧B柱下端X向时间-加速度曲线
（下转第171页）
无锡高架桥坍塌事故三死赵欣亮等：电控硅油风扇在某中型卡车上的应用171 2017年第16期
围震荡。在初始阶段发动机水温升温迅速（温度曲线在开始阶段斜率大）。通过动态标定，实现了要求的控制结果。
5 节油效果验证
风扇经过动态和静态标定完成后进行节油效果测试，测试方式为车辆装配不同控制形式的风扇（直连风扇和普通硅油风扇）在相同的道路和工况下测量风扇转过的总圈数，从而推算出风扇消耗的功率，然后将不同风扇消耗的功率进行对比得出节油测试结果。
图7 节油效果
通过测试，电控硅油风扇相对于机械直连风扇，节油2.52%，电控硅油风扇相对于普通硅油风扇节油1.85%。
6 结论
suv比较通过电控硅油风扇在某中型卡车上的应用测试得出以下结论：
1）在现有车辆上匹配电控硅油风扇时整车变动不大，冷却模块可直接替换原风扇，整车线束需增加相关的连接线路。
2）电控硅油风扇匹配是需进行的静态和动态标定，标定过程较复杂，耗费的时间和资源较大。
3）通过验证电控硅油风扇的节油效果明显，可以在相应车型上推广应用。
参考文献
[1] 江淮汽车集团股份有限公司技术中心.江淮轻型卡车冷却系统设
计规范.第一版.合肥.江淮汽车股份有限公司,2006.
[2] 陈家瑞.汽车构造.[M]北京.机械工业出版社,2005.
（上接第165页）
表7 左右侧B柱下端加速度
由表8可以看出，优化后踏板的入侵量较优化前有很大的改善。
表8 踏板入侵量
6 结论
本文阐述了公司的某款SUV车型在设计阶段正面40% 偏置碰有限元分析存在的问题及原因，以及车体针对分析结果制定的相应优化方案。同时对比优化前后的分析结果，验证方案的可行性。
参考文献
[1] 沈潇车.对车正面小偏置碰撞仿真分析[D]辽宁，辽宁工程技术大
学,2015年.
[2] 张君媛.不同碰撞模式的汽车正面结构抗撞性设计［J］吉林大学
学报( 工学版),2007,32(2):275-279.
[3] 中国汽车技术研究中心C-NCAP管理规则(2012年版) ［EB/OL］
2011-09-02[2015-12-23].
[4] 轿车正面偏置碰撞结构安全性研究[D]长沙, 湖南大学.2009年.