基于数值方法的不同铝合金保险杠系统性能分析

性能分析与控制

基于数值方法的不同铝合金保险杠系统性能分析

汽车保有量的增加，使得交通安全、能源枯竭、温室效应和有害气体排放等问题变得越来越严重。因此，降低汽车燃油消耗、减少排放和提高安全性成为了当前汽车行业需要解决的问题，而汽车轻量化是解决这些问题的一项有效措施。研究将两种铝合金材料应用在汽车保险杠系统中，以实现汽车轻量化。同时，利用数值方法将铝合金保险杠系统的碰撞能量吸收性能与传统保险杠系统的能量吸收性能进行对比，以验证铝合金保险杠系统的安全性。

对铝合金保险杠系统的性能进行分析前，选择了3种不同的材料，分别是AA6061铝合金、AA7005铝合金和DP800高强度合金钢。分析时，利用LS-DYNA有限元软件建立3种不同材料的保险杠系统模型。由于保险杠系统中吸收能量的主要部件为保险杠横梁和吸能盒，因而建立的有限元模型只包含保险杠横梁和吸能盒两个部件。对建立的有限元模型进行网格划分时，将保险杠横梁划分为39302个4节点壳单元，吸能盒则划分为20110个4节点壳单元。对建立的保险杠系统有限元模型进行了碰撞能量吸收仿真。采用LSDYNA中的移动刚性墙进行碰撞仿真，碰撞质量和碰撞速度均按照联邦汽车安全标准FMVSS208，碰撞质量设定为1600kg，碰撞速度分别设定为2.2m/s、5m/s和15m/s。仿真结果显示：①按FMVSS208标准进行的碰撞仿真中，碰撞开始时保险杠横梁吸收的能量急剧上升，之后逐渐减少，而吸能盒在碰撞开始时吸收的能量较少，之后急剧上升；②AA6061铝合金的吸收能量和质量比为1.57kJ/kg、AA7005铝合金为2.02kJ/kg、DP800高强度合金钢为1.07kJ/kg；③与AA6061铝合金和DP800高强度合金钢保险杠系统相比，AA7005铝合金保险杠系统表现出优异的能量吸收性能。

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

编译：李臣