性能分析與控制

基于數(shù)值方法的不同鋁合金保險杠系統(tǒng)性能分析

汽車保有量的增加，使得交通安全、能源枯竭、溫室效應和有害氣體排放等問題變得越來越嚴重。因此，降低汽車燃油消耗、減少排放和提高安全性成為了當前汽車行業(yè)需要解決的問題，而汽車輕量化是解決這些問題的一項有效措施。研究將兩種鋁合金材料應用在汽車保險杠系統(tǒng)中，以實現(xiàn)汽車輕量化。同時，利用數(shù)值方法將鋁合金保險杠系統(tǒng)的碰撞能量吸收性能與傳統(tǒng)保險杠系統(tǒng)的能量吸收性能進行對比，以驗證鋁合金保險杠系統(tǒng)的安全性。

對鋁合金保險杠系統(tǒng)的性能進行分析前，選擇了3種不同的材料，分別是AA6061鋁合金、AA7005鋁合金和DP800高強度合金鋼。分析時，利用LS-DYNA有限元軟件建立3種不同材料的保險杠系統(tǒng)模型。由于保險杠系統(tǒng)中吸收能量的主要部件為保險杠橫梁和吸能盒，因而建立的有限元模型只包含保險杠橫梁和吸能盒兩個部件。對建立的有限元模型進行網(wǎng)格劃分時，將保險杠橫梁劃分為39302個4節(jié)點殼單元，吸能盒則劃分為20110個4節(jié)點殼單元。對建立的保險杠系統(tǒng)有限元模型進行了碰撞能量吸收仿真。采用LSDYNA中的移動剛性墻進行碰撞仿真，碰撞質(zhì)量和碰撞速度均按照聯(lián)邦汽車安全標準FMVSS208，碰撞質(zhì)量設定為1600kg，碰撞速度分別設定為2.2m/s、5m/s和15m/s。仿真結果顯示：①按FMVSS208標準進行的碰撞仿真中，碰撞開始時保險杠橫梁吸收的能量急劇上升，之后逐漸減少，而吸能盒在碰撞開始時吸收的能量較少，之后急劇上升；②AA6061鋁合金的吸收能量和質(zhì)量比為1.57kJ/kg、AA7005鋁合金為2.02kJ/kg、DP800高強度合金鋼為1.07kJ/kg；③與AA6061鋁合金和DP800高強度合金鋼保險杠系統(tǒng)相比，AA7005鋁合金保險杠系統(tǒng)表現(xiàn)出優(yōu)異的能量吸收性能。

Simhachalam Bade et al. SAE 2016-01-1351.

編譯：李臣