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基于RCAR試驗的汽車前保險杠橫梁優(yōu)化設計

2009年歐洲汽車維修研究理事會（RCAR）制定了汽車保險杠低速（10km/h）碰撞試驗，以此來評估保險杠的抗損壞能力和維修成本，該試驗裝置見圖1。吸能塊固定在后面剛性結構上，距離地面高100mm。

雖然抗損壞能力越強，維修成本越低，保險杠結構強度越高，但由于不同情形下（包括RCAR低速碰撞、高速碰撞以及行人保護等）對汽車前保險杠橫梁的性能要求是不一樣的，所以設計一款保險杠橫梁是一項極具挑戰(zhàn)性的任務。運用六西格瑪設計（DFSS）原則和有限元分析方法來研究影響前保險杠橫梁剛度和撓度的結構參數。在運用DFSS方法時，將橫梁的幾何尺寸和增強效果作為控制因素；車輛縱梁之間的寬度作為噪聲因素；橫梁的質量和變形位移量作為輸出響應。遵從DFSS的設計流程可以有效減少CAE仿真得到最優(yōu)解的迭代次數。

研究結果表明：①橫梁水平肋板的厚度及其高度是影響橫梁撓度的主要因素；②加強件的寬度是另一個影響保險杠橫梁低速碰撞性能的主要因素，加強件寬度越大，設計出的性能越好；③鵝頸梁的設計可以減小橫梁的變形位移；④橫梁中間部分的彎曲形狀設計是導致碰撞失效的主導因素。因此，后梁面的厚度以及加強件的設計對于提高RCAR標準下的低速碰撞性能尤為重要。

圖1　RCAR保險杠低速碰撞試驗裝置

后續(xù)還可將DFSS設計原則應用到其它子部件的耐久性或高速碰撞安全性分析上。

Vinay L. Virupaksha et al. SAE 2015-01-1493.

編譯：汪濤