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汽車保險杠整體化、輕量化和行人安全設(shè)計

提出了一種新的汽車保險杠系統(tǒng)，與傳統(tǒng)保險杠系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是質(zhì)量的減輕。同時，由于采用集成設(shè)計的方法，因此裝配成本也降低了。將傳統(tǒng)金屬保險杠橫梁材料改為塑性材料，改善了行人碰撞性能。新保險杠系統(tǒng)的制造采用注塑成型技術(shù)，不再需要單獨的焊接工藝和其它輔助操作。

新保險杠系統(tǒng)也被稱為整體熱塑性保險杠系統(tǒng)，其主要由3部分組成：吸能器、保險杠橫梁和塌陷盒。將兩個塌陷盒安裝在導(dǎo)軌上，并與剛性梁連接；1個行人碰撞吸能器安裝在保險杠橫梁前部。因此，可以將該整體熱塑性保險杠系統(tǒng)的設(shè)計劃分為3個獨立的領(lǐng)域：剛性熱塑性橫梁的設(shè)計、行人碰撞吸能器的設(shè)計和塌陷盒的設(shè)計。剛性熱塑性橫梁的設(shè)計采用拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法，對其設(shè)計的優(yōu)化目標(biāo)是在滿足性能要求的前提下，使用聚碳酸酯/聚對苯二甲酸丁二酯共混塑料（PC/ PBT）取代傳統(tǒng)的金屬材料，以盡可能減輕質(zhì)量。行人碰撞吸能器的設(shè)計采用吸能式設(shè)計，可以利用吸能器自身的彈性形變，吸收碰撞能量，保護行人。塌陷盒的設(shè)計是為了在汽車發(fā)生低速碰撞時，塌陷盒能依靠自身的塑性形變吸收大部分碰撞能量，避免散熱器、發(fā)動機等昂貴部件的損壞。

利用有限元分析軟件LSDYNA對新保險杠系統(tǒng)進(jìn)行模擬驗證。模擬試驗包括行人小腿碰撞試驗、ECE-42協(xié)議要求下的中心擺錘撞擊試驗和汽車修理研究協(xié)會（RCAR）要求下的碰撞試驗。有限元分析結(jié)果顯示，在滿足上述試驗的同時，保險杠系統(tǒng)質(zhì)量從傳統(tǒng)的4kg降至2.5kg。

Dinesh Munjurulimana et al. SAE 2015-26-0168.

編譯：李臣