連勝利，張向亮，劉劍，馬永強(qiáng)

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

汽車側(cè)面碰撞B柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

連勝利，張向亮，劉劍，馬永強(qiáng)

（長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，河北省汽車工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071000）

某轎車側(cè)碰仿真試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)B柱上端侵入量過大，針對(duì)B柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行問題分析，提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。經(jīng)仿真驗(yàn)證，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)滿足碰撞要求和成型要求。

側(cè)面碰撞；B柱；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

CLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)04-11-02

前言

汽車側(cè)面碰撞事故是我國發(fā)生頻次較高、造成損失最大交通事故。根據(jù)2005年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車側(cè)面碰撞事故的發(fā)生率占整個(gè)交通事故的27%，造成事故損失占42%，針對(duì)此現(xiàn)象，我國制定了汽車側(cè)面碰撞乘員保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)GB 20071－2006，于2006 年7 月1 號(hào)實(shí)施，故提高汽車側(cè)面碰撞安全性能成為汽車行業(yè)的重要研究課題，本文針對(duì)某自主品牌轎車側(cè)面碰撞安全性存在的缺陷, 結(jié)合側(cè)面碰撞試驗(yàn),采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)闡述了汽車側(cè)面碰撞安全性的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

1、試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)法規(guī)要求，臺(tái)車以50KM/H速度側(cè)面碰撞車體，車體變形后能達(dá)到相關(guān)要求。其中一條重要經(jīng)驗(yàn)便是對(duì)于A級(jí)車B柱及車門的變形量不得超過180mm。某自主品牌轎車根據(jù) CAE對(duì)車身數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)B柱上端有折彎現(xiàn)象，侵入量最大為213mm過大，具體情況見圖1。

2、缺陷分析

通過分析車身碰撞側(cè)B柱、門檻梁、車門防撞桿等部位的變形可知，該車型門檻、車門防撞梁變形量較小，主要由于B柱整體結(jié)構(gòu)較弱，導(dǎo)致車身B柱剛度偏低，造成侵入量大。

3、結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3.1 B柱鉸鏈加強(qiáng)板優(yōu)化

考慮到B柱還不夠強(qiáng)及修改量最小，修改B柱鉸鏈加強(qiáng)板。將原有材料SATH400/T=2.3 改為SAPH440/T=2.5。分析結(jié)果如圖2。根據(jù)圖2顯示，加強(qiáng)B柱加強(qiáng)板對(duì)側(cè)碰的侵入沒明顯改善，此方案不能滿足要求。

3.2 減弱車門防撞桿

考慮到B柱上端相對(duì)較弱，且車門防撞桿基本沒有變形。減弱車門防撞桿，讓其充分變形，吸收更多的能量。將原來車門防撞桿材料BR1500 HS 改為普通加強(qiáng)材料B210P1。經(jīng)分析，對(duì)側(cè)碰的侵入基本沒改善。見圖3。

3.3 B柱鉸鏈加強(qiáng)板向下加長

考慮到將碰撞力分散，將B柱鉸鏈加強(qiáng)板向下加長，與B柱加強(qiáng)板一致，和門檻梁連接起來。使碰撞時(shí)將碰撞力通過B柱鉸鏈加強(qiáng)板傳到地板上。具體見圖4。

3.4 B柱加強(qiáng)板上段加強(qiáng)

考慮到B柱加強(qiáng)板上段變形，直接對(duì)變形處加強(qiáng)。第一種方案就是在變形處加加強(qiáng)板，但B柱鉸鏈加強(qiáng)板處焊接邊較短，必須用CO2焊接，影響生產(chǎn)節(jié)拍，且會(huì)增加車重。第二種方案便是直接加強(qiáng)B柱加強(qiáng)板（激光拼焊板）上段材料，由原來的B210P1改為B400/780DP，這種修改相對(duì)方便，不會(huì)引起大的變更。首選第二種方案進(jìn)行分析，其變形如圖5從圖中可以看出，最大變形量為167mm，能滿足碰撞要求。由于對(duì)材料的屈服強(qiáng)度進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)讓模具工程師對(duì)成型性進(jìn)行分析，結(jié)果屈服強(qiáng)度太高，局部有開裂現(xiàn)象。為了更改量最小化，又將材料改為B340/590DP，這樣最大變形量為175mm，能滿足碰撞和成型的要求。

4、結(jié)論

在汽車側(cè)面碰撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，B柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為重要部位，方案設(shè)計(jì)時(shí)要同時(shí)考慮子系統(tǒng)材料、結(jié)構(gòu)、成型性對(duì)整體系統(tǒng)影響，確定最優(yōu)方案。

[1]陳曉東等. 汽車側(cè)面碰撞計(jì)算機(jī)仿真方法[ J ]. 汽車工程, 2004, 26( 1) : 65- 69.

[2]GB 20071—2006 汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù).

[3]朱西產(chǎn) 轎車側(cè)面碰撞安全性的試驗(yàn)研究[C ]. 中國. 汽車工程學(xué)會(huì)2003 學(xué)術(shù)年會(huì)Sup. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003: 1096-1101.

The optimizational design of the vehicle B pillar in the lateral impacte

Lian Shengli, Zhang Xiangliang, Liu Jian, Ma Yongqiang
（Technical Center, Great Wall Motor Company Limited, Major Lab. of Vehicle Safety Integration and Smart Control in Hebei Province, Hebei Baoding 071000）

In the simulation test of the lateral impacte, the invasive displacement of the top of the B pillar is too long. So the structure of the B pillar should be analysised and a optimizational method should be supplied. After the simulation test, the optimizational structure can meet the requirements of lateral impact and forming.

side impact；B pillar；Structure optimizations

U467.1

A

1671-7988(2015)04-11-02

連勝利，工作于長城汽車股份有限公司技術(shù)中心，本科學(xué)歷，中級(jí)工程師，從事汽車內(nèi)外飾、車身產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)。