一种乘用车前舱40%偏置碰中小腿得分偏低问题的优化设计

刘灵祥　周世玉　陈旭红　吴雄兴

摘 要：本文通过变更零件结构和变更材料牌号和焊点数量，提高某款乘用车PRO数据阶段前舱零件40%偏置碰性能，减少前围板的侵入量，保证车内成员的安全生存空间。

关键词：有限元模型 40%偏置碰 刚度 材料 焊点

An Optimized Design for the Low Score of the Middle Calf in the 40% Offset Impact of the Front Cabin of a Passenger Car

Liu Lingxiang Zhou Shiyu Chen Xuhong Wu Xiongxing

Abstract：This paper improves the 40% offset collision performance of the front cabin parts of a passenger car in the PRO data stage by changing the part structure and changing the material designation and the number of solder joints， reducing the amount of intrusion of the front wall， and ensuring the safe survival of the members in the car space.

Key words：finite element model， 40% offset bump， stiffness， material， solder joint.

1 前言

随着人们对汽车碰撞安全性能的日益关注，越来越多的汽车除了要满足中国政府规定的碰撞安全评估标准，还需要满足美国，欧洲等地颁布的对新汽车碰撞安全的评估标准。《中国新车碰撞评价规程——C-NCAP》包含多种碰撞试验：100%正面刚性壁障碰撞、40%正面偏置可变形壁障碰撞、侧面可变形移动壁障碰撞、侧面柱状以及行人保护和后面碰撞等。本文主要讨论40%偏置碰，建立整车碰撞有限元模型，结合试验与模拟结果，分析车身结构安全性设计。

2 背景描述

某款乘用车 PRO 阶段车辆进行C-NCAP摸底试验时，发现正面40%偏置碰试验中小腿得分偏低，需要进行优化分析。

按照C-NCAP 2018 ODB（offset deformable barrier）试验工况要求，偏置可变形壁障，试验速度64km/h。通过模拟分析及碰撞试验发现，由表1可知，前隔板试验值侵入量为135.7mm，基准模型值为149.6mm，超出目标值（130mm）5.7mm.搁脚板试验值侵入量122mm，基准模型值为82.5mm，试验值超出目标值（60mm）62mm。脚踏板安装点侵入量试验值113.4mm，基准模型值133.2mm， 试验值超出目標值（100mm）13.4mm。离合器踏板试验值侵入量为119mm，基准模型值133.2mm，试验值超出目标值（100mm）19mm。细节详见：表1所示。

3 方案

针对有限元分析结果中存在的问题，需结合各个零部件自身状态制定对应措施，如对前舱关键部分零件进行材料牌号更改和焊点更改，优化前舱刚度，提升整体结构等。

（1）前大梁封板

在原有焊点基础上增加5个焊点，延长端部两个加强筋并增加一处加强筋（具体如图2所示）

（2）前围板撑板加强板（图3所示）

厚度：1.2mm改为1.5mm.

材料：DP590改为DP780

（3）翼子板上边梁区域（图4所示）

前端上横梁延伸件、发动机罩铰链下支架、前端上横梁延伸件材料由BLD改为B280VK.

（4）A柱立柱区域（图5所示）

车身铰链柱板加强件，车身铰链柱板加强支架，左前门下铰链加强板，左A柱下加强板延伸板材料由BLD改为B280VK

4 偏置碰分析结果

将优化方案输入仿真模型中进行计算，通过对比基准模型和方案模型可知：方案中的大梁变形明显减小，前围板的变形量也得到了改善。（具体如图6、图7和表1所示）

5 结论

通过对车身关键部件厚度进行优化，同时优化改进了对车身变形起 关键作用的部件，实现汽车前舱刚度的匹配，整体结构合理变形。根据优化方案进行分析后，左侧大梁变形改善，大梁前端发生折弯变形，大梁根部变形明显减小，前围板变形以及踏板侵入量相应减小，有利于降低假人小腿损伤。优化设计与结构改进有效地提高了该车型的40%偏置碰安全性。

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