吸能式汽车保险杠轻量化设计分析

信息技术陈臻吸能式汽车保险杠轻量化设计分析吸能式汽车保险杠轻量化设计分析陈臻南京长江电子信息产业集团有限公司，江苏南京210038摘要在汽车保险杠原始结构的基础上，进行了轻量化设计。利用ANSYSISDYNA软件对原始保险杠及其轻量化结构在低速碰撞过程中的动力响应特性进行了数值仿真，结果表明原始保险杠在低速碰撞条件下应力分布不均匀，而加强筋保险杠和波浪加强板形保险杠耐撞性、能量吸收性更好其应力分布较均匀，并且波浪加强板形保险杠性能优于加强筋保险杠。关键词汽车；保险杠；轻量化；数值仿真；ANSYSLSDYNA中图分类号TH12文献标志码B文章编号16715276201401014802LIGHTWEIGHTDESIGNANDANALYSISOFVEHICLEABSORPTIONBUMPERCHENZHENNANDINGCHANGJIANGELECTRONICSGROUPCO，LTD，NANJING210038，CHINAABSTRACTBASEDONTHEPROTOTYPESTRUCTUREOFVEHICLEBUMPER，THELIGHTWEIGHTDESIGNISPROCEEDEDTOREDUCETHEWEIGHTOFTHEBUMPERANSYSLSDYNAISUSEDTOSIMULATEITSDYNAMICRESPONSECHARACTERISTICSANDLIGHTWEIGHTDESIGNCONSTRUCTIONSDURINGLOWSPEEDCRASHTHENUMERICALCALCULATIONRESULTSSHOWTHATTHEDISTRIBUTIONOFTHEBUMPERSTRESSISNOTVERYUNIFORMUNDERTHISCONDITIONWHILETHATOFCOMMONSTIFFENINGANDWAREFORMSTIFFENINGBUMPERSISMOREUN_F0RMTHECRASHWORTHINESSANDABSORPTIONPERFORMANCEOFTHETWOKINDSOFLIGHTWEIGHTBUMPERSAREBERETTHANTHEPROTOTYPEONEANDTHEPERFORMANCEOFWAVETORMSTIFFENINGBUMPERISBEERTHANTHATOFCOMMONSTIFFENINGONEKEYWORDSVEHICLEBUMPER；LIGHTWEIGHT；NUMERICALSIMULATION；ANSYSLSDYNA0引言随着汽车保有量的不断增加及车速的不断提高，汽车安全性问题就变得越来越突出。汽车发生碰撞后，不仅对车辆本身造成损坏，同时造成乘员的伤亡，因此汽车的安全性问题成为各国竞相研究的一个重要课题。汽车的保险杠轻质低耗能高可靠性是现代汽车与交通工具设计所追求的目标。在轻量化的要求下，想要单纯通过增加材料用量来提高汽车结构的承载力和耐撞性已经很难实现。汽车保险杠既能满足轻量化设计的要求，又能保证碰撞安全性能，是现在面临的重大难题。本文以一种汽车保险杠为研究对象，通过基于ANSYSLSDYNA软件的碰撞有限元分析，研究不同结构保险杠的性能，可以为汽车保险杠的结构优化提供有价值的参考依据。L汽车保险杠轻量化结构设计11汽车保险杠结构常见的汽车保险杠系统通常由外盖板、内衬、横杠、支架等部分组成，其中内衬和支架都可作为缓冲吸能元件、设计的保险杠系统如图1所示，主要由8种零件装配而成，分别为1保险杠缓冲梁，2保险杠缓冲梁挤压下盒，3保险杠缓冲梁挤压上盒，4保险杠缓冲梁加强板，5保险杠缓冲梁加强板，6保险杠缓冲梁背板，7保险杠拖钩盖板，8排气系统保险杠吊耳。4图1保险杠系统的装配示意图12保险杠的轻量化设计汽车保险杠的轻量化设计主要有两种方式材料轻量化和结构轻量化。本文从结构方面对保险杠进行轻量化设计。对保险杠的结构进行轻量化设计，并且要求减重比例达到10。基于原有的结构，在此提出两种改进方案。方案一给材料上面加上加强筋，然后保险杠厚度由原来的L_8MM变成15ILFFL，如图2所示作者简介陈臻1977一，女，江苏无锡人，博士研究生，研究方向大型电子装备产品设计及制造。L48HTTPFFZZHDCHINAJOURNA1NETCLQEMAILZZHDCHAINAJOURNANETON机械制造与自动化信息技术陈臻吸能式汽车保险杠轻量化设计分析图2加强筋式保险杠方案二在材料的后面加上一个波浪形的加强板，保险杠厚度由原来的18MM变成15MM，如图3所示，使得材料的应力分布变得更加均匀。图3波浪形加强板式保险杠2保险杠的有限元建模利用ANSYS软件对保险杠进行参数化建模，对保险杠的几何模型进行网格划分、单元选取、约束设置等，最终得到保险杠碰撞过程分析的有限元模型，如图4所示，图4保险杠有限元模型3汽车保险杠的静态压缩仿真分析保险F1系统在准静态缩下的动力响应特性是指碰撞过程中，保险杠的位移、云应力、碰撞能量的时间响应历程。31整体模型的变形分析种保险杠系统的碰撞能量变化情况如图5所爪，其中A表示保险杠吸收的能量，B表示上面向下压时的能量。约13MS时，原始保险杠达到了能量吸收的最大处；约22MS时，加强筋保险杠图6和波浪加强板图7达到能量吸收的最大处。轻量化保险杠的缓冲时间约为原始保险杠的2倍。在撞击条件相同的条件下，根据动量定理，缓冲时问越长，保险杠受到的平均的作用力越小，汽车越安全，故轻量化保险杠的缓冲性能明显优于原始保险杠。B、TB、LR一BRJ。厂_图5原始保险杠碰撞能量图IA图6加强筋保险杠碰撞能量图MATERIALNOA2BI图7波浪加强板形保险杠碰撞能量图32位移变化分析三种保险杠在Z方向上的位移云图如图8所示。在节点3820处，三种保险杠在方向的最大位移分别为253MM、325MM和238MM。所以，加强筋保险柯图9的耐撞性劣于原始保险杠，而波浪加强板形图10的耐撞性优于原始保险杠、下转第156页L49一【暑】C山一BL0I。奄505OL邑昱J茸一墨育至信息技术黄晓刚，等商标图像平滑滤波算法研究与应用4结语研究了常用的均值滤波和中值滤波方法，并将它们应用于商标图像的去噪处理，在分析了它们不足的基础上提出了一种改进的中值滤波算法。该算法克服了均值滤波图像模糊和图像色变的缺陷，弥补了多次中值滤波后图像形变的不足，保留了显著的平滑滤波去噪效果，具有可行性，是一种优越的图像平滑滤波算法。参考文献1游福成数字图像处理M北京2章毓晋图像处理和分析M社，1999算机工程与应用，2010，46101871894高军萍，李琦医学细胞图像的空间域改进平滑滤波算法J微计算机信息，2009，25232962985王晓凯，李峰改进的自适应中值滤波J计算机工程与应用，201031751766HWANG，HADDADRAADAPTIVEMEDIANFILTERSNEWALGORITHMSANDRESU|TSJIEEETRANSACTIONSONIMAGEPROCESSING，199544995027JEONGB，LEEYHDESIGNOFWEIGHTEDORDERSTATISTICFILTERUSINGTHEPERCEPTIONALGORITHMJIEEETRAASAETIONS0NSIGNALPROCESSING，1994，428郑雪梅一种改进的自适应图像中值滤波方法J上饶师范电子工业出版社，2011学院学报，2011，3163941北京清华大学出版3刘国宏，郭文明改进的中值滤波去噪算法应用分析J计收稿日期20121207上接第149页图8原始保险杠Z向位移云图图9加强筋保险杠Z向位移图156图10波浪加强板形保险杠Z向位移图4结论1加强筋保险杠和波浪加强板保险杠在碰撞过程中对能量的吸收性能即缓冲性能优于原始保险杠，二者缓冲碰撞达到稳定的时间是原始保险杠的近2倍，故平均作用力小得多。2三种保险杠的耐撞性的强弱依次为波浪加强板型、加强筋型、原始型。波浪加强板形保险杠和原始保险杠的耐撞性相近，加强筋保险杠的耐撞性与其他两种保险杠相比较差。3加强筋保险杠和波浪加强板保险杠通过改变结构，达到了轻量化的目的，并且整体性能优于原始保险杠，增强了保险杠对汽车和车内人员的保护作用，为汽车保险杠的轻量化设计和优化设计提供了有价值的参考。参考文献1钟志华，张维刚，曹立波，等汽车碰撞安全技术M北京机械工业出版社，