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車輛保險杠的輕量化方案

在汽車的前部和后部裝備汽車保險杠系統(tǒng)，可使車輛發(fā)生低速碰撞時達到吸能的目的。該系統(tǒng)的主要組成部分是保險杠橫梁，通常由鋼材制成。對于設計人員來說，車輛子系統(tǒng)的輕量化和安全性往往是相悖的，而復合材料的使用可以兼顧二者。對特定情況下前、后保險杠材料的可能替代方案進行了分析討論。前、后保險杠橫梁可采用復合材料替代鋼材，可以有效地減輕橫梁的質(zhì)量，同時不影響結構的安全性能。使用復合材料時，需要選擇合理的材料和生產(chǎn)技術工藝。

基于意大利都靈理工大學和菲亞特研究中心的合作，提出了兩種解決方案：拉擠成型和模具成型技術。由于復合材料相比于傳統(tǒng)的金屬材料具有完全不同的失效形式，直接采用傳統(tǒng)金屬的吸能幾何結構將可能導致災難性的后果，以及更高的峰值負荷。為了防止這種后果發(fā)生，采用了拉擠成型方案，該方案有一個有限的恒定的橫截面積，并且具有偽韌性特點的優(yōu)勢，在車輛碰撞時的毀壞過程中，會產(chǎn)生更多的材料碎片和更大的橫截面積變化，從而達到吸能的目的。之后，對車輛保險杠橫梁端剖面曲率進行了進一步的優(yōu)化。對于模具成型方案，除了評估保險框橫梁碰撞吸能盒的優(yōu)勢，并將其整合到單個部分以防止連接處出現(xiàn)相關問題，還將考慮沿梁長度方向具有可變截面的可能性，以便獲得漸進的破壞效果。

刊名：Procedia Engineering（英）

刊期：2014年第88期

作者：A.T. Beyene et al

編譯：陳鵬飛