軸向載荷下帽形梁結(jié)構(gòu)設計與吸能特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車安全受到人們的高度重視，汽車碰撞特別是正面碰撞更是人們關注的焦點。汽車正面碰撞中通過車身的塑性變形、斷裂等方式來耗散沖擊動能，而汽車前縱梁是正面碰撞過程中最主要的吸能件。所以，作為前縱梁最常用的帽形結(jié)構(gòu)，其軸向壓潰吸能特性將直接影響整車正面碰撞安全性能。本文將在理論分析的基礎上結(jié)合仿真試驗以及落錘試驗對帽形梁的軸向壓縮吸能特性進行研究，圍繞提高帽形梁吸能效率這一技術(shù)指標，對帽形梁的壓潰變形模式以及常見失效形式

2、進行分析，并且提出相應的解決辦法。本文對帽形梁相鄰兩邊的夾角、焊接邊寬度、焊點位置、內(nèi)部加強等進行設計和優(yōu)化，在提升吸能特性的同時兼顧結(jié)構(gòu)輕量化。針對以上問題，本文進行了以下幾個方面的工作：
　?。?）提出并分析了焊接帽形梁在軸向壓潰過程中的失效現(xiàn)象。分析了帽形梁在壓潰變形時的能量吸收過程，并從理論角度分析影響帽形梁截面力的結(jié)構(gòu)設計要素。在傳統(tǒng)折疊單元理論基礎上，結(jié)合焊接帽形梁的結(jié)構(gòu)特點提出了焊接單元模型。通過對比分析折疊單元與焊

3、接單元的區(qū)別，找到了影響帽形梁產(chǎn)生焊接邊內(nèi)陷、焊點撕裂、局部彎折等失效的原因，并提出了相應的改進方法。
　?。?）利用數(shù)值模擬的方法，分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對焊接帽形梁壓潰特性的影響，建立了帽形梁落錘試驗仿真模型。找到了帽形梁相鄰兩邊夾角、焊接邊寬度、焊點位置、內(nèi)部加強板等結(jié)構(gòu)設計要素對吸能特性的影響規(guī)律，結(jié)果顯示，這些設計要素對焊接帽形梁的吸能特性具有重大影響。
　?。?）基于動態(tài)落錘試驗，對不同結(jié)構(gòu)帽形梁的軸向壓潰特性進行分

4、析。試驗結(jié)果表明，相鄰兩邊的角度對帽形梁壓潰力的影響不大，但對結(jié)構(gòu)失效現(xiàn)象的改善作用明顯；焊接邊的寬度對雙帽形梁的截面力影響較大，截面力與焊接邊的寬度呈正相關；焊點位置對變形形式的影響大于對截面壓潰力的影響，通過改變焊接邊的寬度及焊點位置為解決失效現(xiàn)象提供了一種有效的方法；內(nèi)部加強板的設置，極大提升了帽形梁的截面壓潰力，改善了結(jié)構(gòu)變形，結(jié)果顯示內(nèi)部加強板能在顯著提升吸能效率的同時改善結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；最后，試驗結(jié)果很好的驗證了仿真規(guī)律的正確