车辆保险杠的轻量化方案



车辆保险杠的轻量化方案

在汽车的前部和后部装备汽车保险杠系统，可使车辆发生低速碰撞时达到吸能的目的。该系统的主要组成部分是保险杠横梁，通常由钢材制成。对于设计人员来说，车辆子系统的轻量化和安全性往往是相悖的，而复合材料的使用可以兼顾二者。对特定情况下前、后保险杠材料的可能替代方案进行了分析讨论。前、后保险杠横梁可采用复合材料替代钢材，可以有效地减轻横梁的质量，同时不影响结构的安全性能。使用复合材料时，需要选择合理的材料和生产技术工艺。

基于意大利都灵理工大学和菲亚特研究中心的合作，提出了两种解决方案：拉挤成型和模具成型技术。由于复合材料相比于传统的金属材料具有完全不同的失效形式，直接采用传统金属的吸能几何结构将可能导致灾难性的后果，以及更高的峰值负荷。为了防止这种后果发生，采用了拉挤成型方案，该方案有一个有限的恒定的横截面积，并且具有伪韧性特点的优势，在车辆碰撞时的毁坏过程中，会产生更多的材料碎片和更大的横截面积变化，从而达到吸能的目的。之后，对车辆保险杠横梁端剖面曲率进行了进一步的优化。对于模具成型方案，除了评估保险框横梁碰撞吸能盒的优势，并将其整合到单个部分以防止连接处出现相关问题，还将考虑沿梁长度方向具有可变截面的可能性，以便获得渐进的破坏效果。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2014年第88期

作者：A.T. Beyene et al

编译：陈鹏飞