康永澤

戴卡優(yōu)艾希杰渤鋁汽車零部件有限公司 河北秦皇島 066000

近年來(lái)在經(jīng)濟(jì)快速化發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，借助“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”方式，以“滿足當(dāng)下汽車鋁質(zhì)防撞梁零部件性能要求”為目的開(kāi)展研究作業(yè)，是目前推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重中之重。

1 汽車鋁質(zhì)防撞梁碰撞仿真基礎(chǔ)理論剖析

1.1 碰撞動(dòng)力學(xué)理論

“碰撞過(guò)程”其本質(zhì)上來(lái)講，就是一個(gè)動(dòng)態(tài)的大位移和大變形，在進(jìn)行汽車鋁質(zhì)防撞梁輕量化設(shè)計(jì)過(guò)程中，為確保設(shè)計(jì)的合理化和科學(xué)性，設(shè)計(jì)者在研究“大變形”時(shí)需借助“仿真軟件LS-DYNA”，利用更新拉格朗日增量算法進(jìn)行系統(tǒng)化研究。

1.2 汽車碰撞動(dòng)力學(xué)剖析

在當(dāng)前汽車制造企業(yè)規(guī)?；ㄔO(shè)過(guò)程中，安全事故近年來(lái)發(fā)生率在逐年增加，在危及人們生命財(cái)產(chǎn)安全的同時(shí)，也不利于社會(huì)穩(wěn)定性發(fā)展。就目前來(lái)看，工業(yè)化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，汽車制造業(yè)的行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力也在不斷增加，為進(jìn)一步提高行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在汽車鋁質(zhì)防撞梁的輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，制造業(yè)設(shè)計(jì)者還需借助“仿真軟件LS-DYNA”，利用顯示中心差分法進(jìn)行系統(tǒng)化研究[1]。

1.3 剛度模態(tài)理論

在防撞梁安全性研究中，目前來(lái)看其研究工作主要包括如下幾方面，即——質(zhì)量輕便化、低速碰撞時(shí)能保護(hù)好前后端易損部件、高速碰撞時(shí)前端能吸收碰撞能量來(lái)減弱乘員艙侵入量以及保障人員生命財(cái)產(chǎn)安全。對(duì)大量材質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)化研究可了解到，相比其它材料鋁合金材料的使用不僅滿足了上述要求，與此同時(shí)也是目前汽車實(shí)現(xiàn)“輕量化”制造目標(biāo)的最為理想型結(jié)構(gòu)材料。在具體化應(yīng)用過(guò)程中，為保證應(yīng)用的合理化和科學(xué)性，工作人員需對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，具體來(lái)講就是對(duì)于實(shí)際連續(xù)的非線性物理結(jié)構(gòu)，工作人員可離散為一個(gè)N自由度的線彈性系統(tǒng)，之后再根據(jù)“達(dá)朗貝爾原理”對(duì)其運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)化模擬剖析。

2 汽車鋁質(zhì)防撞梁的有限模型建立及其性能剖析

2.1 模型建立

汽車行駛過(guò)程中，倘若發(fā)生了碰撞，一般來(lái)講防碰撞梁的作用主要是用以吸收碰撞能量來(lái)保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此為從根本上保障剖析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)化，在防撞梁輕量化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者還需根據(jù)汽車前防撞橫梁實(shí)際尺寸建立相應(yīng)的模型，以便于為后期作業(yè)的順利化開(kāi)展提供科學(xué)依據(jù)[2]。在對(duì)防撞梁進(jìn)行輕量化模式構(gòu)建過(guò)程中，為保證構(gòu)建的精準(zhǔn)化，工作人員需合理化運(yùn)用Hyper-work、Nastran和Ls－dyna軟件，通過(guò)模擬相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出相應(yīng)的性能指標(biāo)，以此來(lái)進(jìn)行模型的構(gòu)建。

2.2 材料靜態(tài)性能與高速拉伸性能

在防撞梁輕量化設(shè)計(jì)過(guò)程中，材料靜態(tài)性能與高速拉伸性能作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，為確保制作目標(biāo)的達(dá)成，工作人員需通過(guò)采取“對(duì)照實(shí)驗(yàn)”，就相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、統(tǒng)籌和剖析，由此為后續(xù)設(shè)計(jì)工作的順利化展開(kāi)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。從某方面來(lái)講，HC550/980DP的雙相鋼是傳統(tǒng)汽車制造業(yè)采用的主要橫梁制作材料，吸能盒也大多采用的是HC340/590DP材料，這種材料雖然具有一定的強(qiáng)度，但卻存在能耗量大以及安全性低的劣勢(shì)，為此在多元化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，為進(jìn)一步提高行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，輕量化設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)現(xiàn)已迫在眉睫，為此在汽車橫梁制造過(guò)程中，用強(qiáng)度高、塑性好的6082-T6鋁合金材料替換HC550/980DP的雙相鋼，并采用具有一定吸能效果的6063-T6鋁合金材料作為吸能盒，是目前行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)做出的重要戰(zhàn)略改革。

3 汽車鋁質(zhì)防撞梁輕量化工況問(wèn)題的數(shù)據(jù)剖析

3.1 防撞梁模態(tài)分析

作為現(xiàn)階段一種常用的防撞梁制作材料，鋁合金防撞梁相比雙相鋼防撞梁，在自由模態(tài)工況下，前者無(wú)論是一階彎曲模態(tài)亦或是一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)都強(qiáng)于后者，且鋁合金防撞梁的一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)更是高于雙相鋼防撞梁約百分之四十五；在約束模態(tài)工況下，鋁合金防撞梁的左右彎曲、上下擺臂彎曲、前后彎曲以及上下扭轉(zhuǎn)都強(qiáng)于雙相鋼防撞梁。總體來(lái)講，通過(guò)對(duì)比鋁合金防撞梁和雙相鋼防撞梁的自由模態(tài)、約束模態(tài)可知，在同等工況下，鋁合金防撞梁的總成頻率明顯高于雙相鋼防撞梁，在保障人員生命財(cái)產(chǎn)方面發(fā)揮了顯著優(yōu)勢(shì)[3]。

3.2 防撞梁剛度分析

通過(guò)上述分析可知，汽車制造業(yè)的規(guī)?；ㄔO(shè)雖然推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，便捷了人們的日常生產(chǎn)生活，但與此同時(shí)安全、能源問(wèn)題的頻發(fā)也給國(guó)家可持續(xù)發(fā)展造成了十分不利的影響。為此近年來(lái)在行業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)過(guò)程中，“輕量化”成為了行業(yè)科研和發(fā)展的主要方向。但就目前來(lái)講，汽車鋁質(zhì)防撞梁輕量化設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展，必須基于“汽車滿足剛度要求”的基礎(chǔ)上，即對(duì)材料剛度值進(jìn)行系統(tǒng)綜合性評(píng)價(jià)，也是目前工作人員工況數(shù)據(jù)分析的重要內(nèi)容。在對(duì)不同材質(zhì)防撞梁剛度進(jìn)行分析時(shí)，為保證分析數(shù)據(jù)的科學(xué)性和合理化，工作人員需分別在X方向、Y方向、Z方向加載10N、100N、100N的力，根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)量可知，Z方向鋁合金防撞梁和雙相鋼防撞梁的剛度持平，但X方向、Y方向卻存在明顯差異，具體來(lái)講X方向鋁合金防撞梁剛度明顯高于雙相鋼防撞梁，但在Y方向鋁合金防撞梁剛度卻又明顯低于雙相鋼防撞梁，但由于影響產(chǎn)品性能的主要是X方向，因此兩者相比鋁合金防撞梁具有明顯優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

言而總之，作為汽車被動(dòng)安全性能的重要零部件，防撞梁輕量化設(shè)計(jì)工作的規(guī)范化展開(kāi)，在降低能源損耗、減少污染物排放以及提升汽車行駛安全性等方面發(fā)揮了重要性作用，是目前行業(yè)轉(zhuǎn)型和升級(jí)做出的重要戰(zhàn)略改革。為此近年來(lái)在經(jīng)濟(jì)快速化發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，借助“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”方式，以“滿足當(dāng)下汽車鋁質(zhì)防撞梁零部件性能要求”為目的開(kāi)展研究作業(yè)，是目前推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重中之重。