微车A柱截面特性研究

张玉珠，程娟，于功琦，袁玉柱

(上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州 545007)

微车A柱截面特性研究

张玉珠，程娟，于功琦，袁玉柱

(上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州 545007)

以微车A柱截面为研究对象，对比研究3种微车A柱截面特性,并通过仿真和实验对比研究A柱截面对正碰前车门开启性的影响。

微车；A柱；截面特性；CAE分析

0　引言

汽车作为现代化的交通工具，和人们的生活、生产有着密切的联系。安全、节能和环保已成为汽车行业的三大热点，是各汽车制造企业产品设计所追求的目标。其中，汽车的安全性与人的生命和财产安全关系最为直接，不仅得到了有关政府部门的高度重视，而且也是广大群众关注的焦点之一。汽车安全性可分为主动安全性和被动安全性两大类。主动安全性指的是对汽车结构进行合理设计或安装车载设备，主动防止和避免事故发生的能力；被动安全性则指汽车发生意外事故时对乘员进行有效保护的能力。通俗地讲，主动安全性保证汽车行驶时“有惊无险”；而被动安全性则是使汽车发生事故时做到“车毁人不亡”[1]。车身的安全性能越来越受到重视，汽车中CAE分析的应用既减少了实验次数，降低了实验费用，又缩短了产品开发周期，在汽车行业中扮演着越来越重要的角色。

1　微车截面

微车中典型截面很多，如图1所示。

正面碰撞是汽车碰撞事故中最多、对人体危害最大的碰撞形式。无论在传统正面碰撞传力路径设计，还是在新型传力路径设计中，A柱均为上层传力路径中不可缺少的一部分，如图2、3所示[2]。文中以A柱截面作为分析对象，即图1中T07A。

2　截面分析

截面分析的主要参数有：截面惯性矩Iy、Iz，扭转常数( Torsional Constant)，零件断面面积(Area)，截面封闭面积(Enclose Areas)。

惯性矩Iy、Iz主要反映截面的抗弯性能,Iy、Iz越大,截面的抗弯性能越好。扭转常数主要反映截面的抗扭性能，扭转常数越大，抗扭性能越好。零件断面面积主要反映截面所用材料的多少。截面封闭面积主要反映截面空间尺寸的大小。截面分析主要比较截面的Iy、Iz及扭转常数。

表1为使用hypermesh获取的3种微车A柱截面的仿真计算结果[3]。从计算结果来看：车型3的零件断面面积是最大的，达到302.43 mm2，用料最多，主要原因是车型3与其他两种车型相比多加强板；车型2的截面惯性矩Iy、Iz和扭转常数要大于其他两种车型，因此车型2的A柱截面抗弯性能和抗扭性能要好于车型1和车型3；由截面封闭面积来看车型2最大，达到2 445.32 mm2，也就是说车型2的A柱是最粗大的；最后从形状可以直观地看到3种车型的不同点，车型3比其他两种车型多加强板，车型2相对其他两种车型更接近圆形，正是这种形状促使车型2的截面封闭面积远远高于其他两种车型。综上分析，从安全方面考虑车型2优于车型1和车型3。

表1　3种微车截面参数

3　A柱对整车正碰的影响

在正面碰撞中A柱在传递碰撞的同时，其本身的变形、位移也直接影响到碰撞结果。国家法规GB11551乘用车正面碰撞的乘员保护要求对于每排座位，碰撞后至少一个门能打开[4]。如图4、5所示，实车实验中发现A柱存在变形，直接影响前车门的开启性。

图6、7为车型1正碰仿真模型碰撞后左前车门框及A柱局部变形图，可以看到A柱在碰撞后有一定的变形量。为了评价它对车门开启性的影响，采集如图8所示6个测量指标评价碰撞前后门框变形量。仿真结果见表2，分析数据认为不影响前车门开启性。在实车碰撞实验后，左右侧门均可以正常打开，如图9、10所示。

图6碰撞后左前车门框 图7碰撞后A柱局部放大图

图9左侧门可正常打开图10右侧门可正常打开

4　结论

详细介绍了CAE技术在微车截面特性分析中的应用，并对3种微车A柱截面特性进行对比分析。依据正碰法规要求从仿真角度评价车型1的A柱对前车门开启性影响，并通过实车实验加以验证。

【1】钟志华，张维纲，曹立波，等．汽车碰撞安全技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

【2】叶永亮,羊军,傅强.车身正面碰撞传力路径设计探讨[J].上海汽车,2009(4):11-15.

【3】王钰金，金磊，洪清泉，等.HyperMesh从入门到精通[M].北京:科学出版社，2005.

【4】GB 11551-2003乘用车正面碰撞的乘员保护[S]. 北京:中国标准出版社，2003.

Study on Mini Car A Pillar Section Character

ZHANG Yuzhu, CHENG Juan, YU Gongqi，YUAN Yuzhu

(SAIC-GM-Wuling Automobile Co. ,Ltd. ,Liuzhou Guangxi 545007,China)

Taking the mini car A pillar section as the research object, the section characters of three kinds of mini car A pillar were compared. And through simulation and experiment comparative study,the influence of A pillar section on the doors open performance after frontal collision.

Mini car; A pillar; Section character;CAE analysis

2015-06-10

张玉珠(1980—),硕士,工程师,研究方向为CAE在汽车开发中的应用。E-mail:yuzhu.zhang@sgmw.com.cn。