前車門鉸接連接對汽車小重疊碰撞的影響分析

自2012年美國公路安全保險協(xié)會（IIHS）制定小重疊碰撞（SOI）測試以來，汽車制造商致力于在車身結(jié)構(gòu)中開發(fā)出多種優(yōu)化方案，用來獲得IIHS較高的安全評級。SOI測試規(guī)定，汽車以64km/h的行駛速度正面撞擊重疊率25%的剛性障礙物，記錄該測試條件下對駕駛員頭部和腿部產(chǎn)生的損傷。與SOI測試結(jié)果相關(guān)的汽車結(jié)構(gòu)包括兩部分：汽車駕駛室前部結(jié)構(gòu)；駕駛室周圍結(jié)構(gòu)。其中，汽車駕駛室前部結(jié)構(gòu)用來吸收產(chǎn)生的碰撞能量，并為汽車遠離障礙物偏轉(zhuǎn)提供足夠的強度和剛度。而駕駛室周圍結(jié)構(gòu)則通過具有足夠強度和剛度的金屬覆蓋件為駕駛員提供保護，防止碰撞碎片、異物進入駕駛室。

在改善汽車小重疊碰撞特性而進行優(yōu)化設(shè)計時，主要通過優(yōu)化駕駛室周圍結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。駕駛室周圍結(jié)構(gòu)包括前車門、A柱、B柱和汽車頂部車架。利用有限元分析方法對駕駛室周圍結(jié)構(gòu)在小重疊碰撞下的能量吸收情況進行仿真。在構(gòu)建仿真模型時，以一輛B級車作為原型車。仿真分別記錄小重疊碰撞下車輛A柱、B柱加速度曲線，前車門門框變形量和各部件的吸能情況。仿真結(jié)果顯示，小重疊部分車體變形劇烈，左側(cè)車輪向后潰縮，A柱侵入駕駛室，前車門鉸接處發(fā)生斷裂。A柱侵入駕駛室可能與前車門鉸接處斷裂相關(guān)。對此，又進行了增大前車門鉸接處的強度和剛度的優(yōu)化，并對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)進行有限元仿真。仿真結(jié)果表明，增加前車門鉸接處強度和剛度，有利于防止A柱侵入駕駛室，保證鉸接處不發(fā)生斷裂，能夠很好地保證汽車其它結(jié)構(gòu)碰撞能量的吸收。因而，前車門與車架連接的兩個鉸接接頭在小重疊碰撞中發(fā)揮著重要作用。

Eric S.Elliott et al.SAE

2016-01-0402.

編譯：李臣