【论文精选】全铝车身究竟有什么牛X之处？来看正面碰撞仿真！

先来打个比方。你买一把伞，如果伞骨强度高，那么遇到大风就不会有被吹翻的危险，而外部的伞面很薄也就能够挡雨。

同理，汽车的覆盖钢板，就等于伞面。很多人都喜欢用手按一下引擎盖，然后煞有介事的说，钢板太薄，这车不行。

藏在覆盖件下方的框架车身，是一般人看不到也摸不到的，相当于伞骨，一辆车的结构强度和碰撞安全性，就由这个“伞骨”决定。 于是现在就有很多品牌开始打起“伞骨”的注意，他们想把这东西由原来的钢换成铝的，也就是全铝车身。其实铝制车身在很多豪华品牌车型上都有所使用，由于这项技术的材料和工艺等环节对生产水平的要求比较高，所以造价和成本也居高不下。

今天我们要探讨的问题就是全铝车身电动轿车正面碰撞仿真，包括整车在前防撞梁、吸能盒、纵梁等主要吸能部件的不足，研究这个问题将为进一步开发实际可用的全铝电动轿车提供参考和依据。

以下文字摘编自《重庆理工大学学报(自然科学)》2016年第30卷第8期

《全铝车身电动轿车正面碰撞仿真》

摘     要

为了研究新型全铝车身电动轿车的正面碰撞耐撞性，应用CATIA建立了全铝电动轿车的3D模型。根据CNCAP规定，利用ANSA软件建立该车正面100%刚性壁障碰撞和40%偏置碰撞的有限元分析模型。在显示动力分析软件LSDYNA环境下，对该有限元模型进行求解计算，然后运用后处理软件HyperView对能量、速度、B柱加速度和门框变形等参数进行分析，最后根据两种碰撞工况的分析结果得到该电动轿车的碰撞特性。

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本文引用格式：

引用格式:  都雪静，田雨蒙，全铝车身电动轿车正面碰撞仿真[J]. 重庆理工大学学报(自然科学), 2016(8):20 -26.

Citation format: DU Xue-jing, TIAN Yu-meng. Simulation Analysis for Electric; Vehicle Frontal Crash with Aluminum Body[J]. Journal of Chongqing University of Tec;hnology(Natural Soience) ,2016(8):20一26.

一、有限元模型的建立

1、几何模型的简化及网格划分

    建立有限元模型所需的结构尺寸及材料参数等均由某汽车研究院提供。考虑到模拟计算的精度和计算的时间成本，在建立有限元模型时，需要将模型做适当简化。模型的简化主要是把模型中对分析结果影响不大的不规则形状进行处理以保证生成高质量的网格，如删除一些凸台、倒角和圆孔等。

2、材料属性与连接的设置

   根据数模赋予各构件相应材料属性。焊点使用spotweld焊接形式模拟。开闭件铰链处建立相应的旋转约束。螺栓连接主要采用RB2形式模拟。粘胶连接处采用共节点形式进行处理。刚性墙和刚性地面选择相应刚体材料模型。焊点接触类型选择TIED_  SHELL_  EDGE_  TO_  SUR-FACE。车身自接触选择AUTOMATIC_  SINGLE_SURFACE。

二、 整车正面碰撞的仿真分析

1、有限元模型有效性分析。

    在碰撞仿真过程中，根据C-NCAP，求解之前设置的碰撞参数:测试车辆以50km/h(13.89m/s)的速度完全正面碰撞刚性墙，40%偏置碰撞速度设置为56 km/h (15.56m/s)，计算时间设置为0.12s，重力加速度设置为9.81m/sz。在ANSA中将有限元模型导出为动力学分析软件LS-DYNA计算所用的输人K文件，然后将该文件提交给LS-DYNA进行计算。

2、整车变形分析。

3、前部吸能部件的变形与吸能分析。

    电动轿车前端的部件(包括前防撞梁、吸能盒、纵梁等)是正面碰撞中的关键吸能部件，这些部件的吸能量占车辆总吸收能量的50%左右，其变形方式和吸能多少直接影响着整车安全性能。

4、左右B柱加速度分析。

    轿车碰撞过程中的加速度变化是表征轿车被动安全性的一项重要指标，过大的加速度是造成人体伤害的主要因素之一。加速度越大，说明轿车受到的载荷越大，碰撞安全性越差，因此在以规定速度撞击刚性墙的工况下，加速度越小越好。

5、前车门门框变形分析。

三、 结论

    1、在100%正面碰撞中，全铝车身电动轿车的前围板最大侵人量为359. 5 mm，侵人量过大，左右B柱加速度值在碰撞变形初期低于10 g，说明吸能盒和防撞梁的吸能不足，抵抗变形能力均较差;左前门框的最大变形量为63.3mm，右前门框的最大变形量为65. 5mm，且均发生在车门下铰链处，原因为A柱上下端结构较弱，需对此部分结构尺寸及参数进行重点的优化和设计。

    2、在40%偏置碰撞中，前围板侵人量、加速度和车门变形量等考察参数均可满足目标要求，但吸能盒和前纵梁的变形形式不佳。在后续的优化中应结合100%正面碰撞工况要求，考虑改进吸能盒和前纵梁的结构以满足正碰要求。

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