設(shè)計(jì)開發(fā)

N3類汽車設(shè)計(jì)中兼具質(zhì)量和成本效益的FUPD

對(duì)汽車安全性的要求一直以來都是汽車制造商關(guān)心的主要問題。在不同類型汽車發(fā)生碰撞時(shí)，要求汽車不僅能夠保護(hù)自身車內(nèi)乘員的安全，而且能夠考慮對(duì)方汽車車內(nèi)乘員的安全。對(duì)于N3類汽車，當(dāng)與小型汽車（M1類和N1類）發(fā)生正面碰撞時(shí)，由于兩種汽車前部形狀和剛度的不匹配性，因此會(huì)出現(xiàn)小型汽車鉆入N3類汽車底部的情況，使N3類汽車的保險(xiǎn)杠與小型汽車風(fēng)窗玻璃接觸，造成鉆碰的發(fā)生。對(duì)此，各國(guó)都要求N3類汽車底部需要安裝前部防鉆碰保護(hù)裝置（FUPD）。FUPD主要作用類似于汽車保險(xiǎn)杠，發(fā)生碰撞時(shí)一方面需要防止鉆碰的發(fā)生，另一方面需要通過塑性變形吸收碰撞能量。各國(guó)對(duì)FUPD性能的要求越來越高，為滿足這種規(guī)定性的要求，汽車制造廠商不得不提高FUPD的剛度，但這會(huì)造成FUPD的質(zhì)量增加，而若采用具有較高強(qiáng)度的鋁合金材料，則會(huì)造成FUPD的成本增加。對(duì)此，給出一種用于N3類汽車，且兼具質(zhì)量效益和成本效益的FUPD。

FUPD一般包含兩個(gè)部分，前部防鉆碰保護(hù)器和所需的安裝部件。對(duì)FUPD進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證成本不會(huì)出現(xiàn)大幅增加，最好的解決方案是不增加新的安裝結(jié)構(gòu)。而對(duì)FUPD進(jìn)行新材料選擇時(shí)，需考慮材料強(qiáng)度和成本的約束，選擇具有較高強(qiáng)度和較輕質(zhì)量的高強(qiáng)度合金鋼。設(shè)計(jì)時(shí)，首先設(shè)定汽車規(guī)格和市場(chǎng)常見FUPD的加載參數(shù)作為輸入，并將聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)ECE R93汽車法規(guī)作為約束條件；之后，根據(jù)加載參數(shù)進(jìn)行FUPD規(guī)格的設(shè)計(jì)，并在LS-Dyna中建立相應(yīng)的有限元模型，對(duì)設(shè)計(jì)的FUPD性能進(jìn)行仿真，反復(fù)迭代該過程，直到性能達(dá)到ECE R93中的要求；最后，制造FUPD的物理原型，并進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)的FUPD相比，新設(shè)計(jì)的FUPD質(zhì)量減輕2%；而與鋁材料FUPD相比，成本降低20%。因此，可認(rèn)為新設(shè)計(jì)的FUPD兼具質(zhì)量效益和成本效益。此外，這種設(shè)計(jì)還可以用在汽車后部防鉆碰保護(hù)裝置（RUPD）和側(cè)面防鉆碰保護(hù)裝置（SUPD）。

Ajo John et al.SAE 2016-28-0196.

編譯：張振偉