轻量化车顶的碰撞和刚度性能分析

轻量化车顶的碰撞和刚度性能分析

由于车辆排放法规的不断严格，因此汽车生产商对降低车辆燃料消耗越来越重视，其中复合材料因其具有优异的特性而备受关注。以丰田亚里兹车型为例，用复合材料和铝合金材料代替钢建立车辆的元素模型，以评估车辆在完全正面碰撞情况下的静态和动态刚度变化及其结构响应变化。将LS-DYNA提供的“分段线性塑性”和“增强复合材料损伤”的材料模型分别应用于金属（钢、铝）材料制成的车顶模型和复合材料制成的车顶模型，在车顶板厚度相同的条件下分别对两种模型进行分析。结果表明，复合材料制成车顶的能量吸收能力较金属车顶的稍低，这是因为复合材料的塑性变形能力较大。对车顶进行刚度分析包括对不同材料制成的底盘弯曲刚度的分析和对底盘扭转刚度的分析，一般不同材料制成的底盘弯曲刚度相近，而底盘扭转刚度相差较大。因此,可根据底盘扭转刚度分析车顶刚度的变化，而复合材料制成的车顶和铝合金材料制成的车顶具有更好的抗压性能。根据弯曲刚度标准，在经反复碰撞和刚度分析之后，铝合金材料制成的车顶的能量吸收能力提高了约9%，复合材料制成车顶的能量吸收能力提高了约4%，并且车顶板的变形能力也提高了。随着车顶厚度的增加，车顶的质量增加，但是车顶厚度的增加有助于提高底盘的扭转刚度，减小车辆的抗压性能。复合材料车顶的质量是金属车顶质量的40%。综合分析复合材料车顶的优劣得知，复合材料能够代替金属材料作为生产车顶的材料。

刊名：International Journal of Crashworthiness（英）

刊期：2016年第10期

作者：S.Borazjaniet al

编译：赵唤