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论汽车防撞梁的结构设计

一、汽车前门防撞梁性能评价指标

实验证明,当汽车受到侧面撞击时,其前门受到的撞击力的总能量是固定的,如果碰撞过程产生的撞击力大部分被防撞梁承担,就会减轻车门其他部位度撞击力的负担。因此,汽车前门的防撞梁承担的撞击力越多则车门的安全性能就越高,乘车人员的安全也就能更加得到保障。人们将汽车防撞梁能够承担撞击力的最大值作为一项性能指标即撞击力峰值,用来评判车门防撞梁的强度。不难发现,汽车车门防撞梁的撞击力峰值越大,其车门的耐碰撞性能就越高,而当撞击力超过撞击力峰值时,就有可能导致防撞梁或汽车车门在发生侧面碰撞事故时,与车门人员相接处,导致发生人员伤亡的事故。

二、汽车前门防撞梁的结构优化

前文已经提到,汽车前门防撞梁强度的好坏直接影响着汽车整体安全程度的好坏,因此为提高汽车安全度,必须要对汽车前门的防撞梁结构进行优化,提高其硬度,从而减少侧面碰撞事故中出现人员伤亡的几率。同时,在对防撞梁进行优化过程中,还要考虑成本,要在不影响汽车整体造型以及车门总质量的情况下,采用最有效的方式对其进行结构优化,提高耐碰撞性能。不同的车门有着不同截面形状,对其进行结构优化的方式方法也不尽相同,下面详细讨论集中车门的防撞梁结构优化设计。

1方形截面形状

车门截面形状是方形的,可以改变梁壁倾斜角度来对其进行优化,在这个过程中要针对不同的车型、车门进行优化实验,找到其中的梁壁倾斜最优角,将防撞梁结构优化的效果达到最大。可以采用不同的梁壁倾斜角对其进行实验,通过几种测试结果的相互对比,来确定最优角。实验证明,碰撞过程中防撞梁在相同的位移内,梁壁倾斜角为10°时,其吸收的撞击力最大。同时也可以承受最大的撞击力。即当梁壁倾斜角为10°时,汽车前门的防撞梁撞击力峰值和吸收总能力均达到最大。所以,采用10°的梁壁倾斜角就可以使防撞梁的安全性能达到最大,汽车的整体安全性也得以提升。

2U形截面形状

车门截面形状为U形时,与方形截面的车门类似,也可以采用改变梁壁倾斜角。但与方形截面不同的是,梁壁采用10°的倾斜角,可以使防撞梁活的吸收的撞击力能量最多,但撞击力峰值却不是最大,相较于5°倾斜角的梁壁,只提高了3%。实验数据显示,当梁壁采用15°倾斜角时,其可以承受的撞击力最大,但其吸收的撞击能量却不甚理想。综合以上数据,采用10°倾斜角的梁壁可以使防撞梁的安全性能得到最有效的发挥。

3改变截面帽沿长度

防撞梁底部多余的部分称为防撞梁的帽沿,研究表明,防撞梁帽沿的长度与其受力分布也有着一定的联系。因此适当的改变防撞梁帽沿的长度也可以提升防撞梁的安全性能。同时,在防撞梁总质量固定的要求下,改变其长度就必然会导致其表面尺寸发生改变。这也对提升防撞梁的整体安全性能有着一定的决定性作用。有数据表明,不论防撞梁截面形状是方形的还是U形的,将防撞梁长度设定为9mm~10mm都能使防撞梁的吸收撞击力能量的能力和承受撞击力大小的能力得到提升。这就在一定程度上使汽车车门的整体安全性得到了改善。

4改变截面帽沿形状

我们都知道,弯曲的物体形变能力通常都要强于直线型的物体的形变能力,因此对汽车前门防撞梁进行结构优化过程还可以从改变防撞梁帽沿的形状着手。通过计算可以得出,防撞梁梁壁倾斜角度相同时,防撞梁帽沿采用曲型形状的,其安全性能要大大优于帽沿采用直线型的。

5结构优化验证

汽车车门是汽车的重要组成部分,车门安全性能的好坏直接影响着汽车整体的安全性。因此在对车门进行防撞梁优化完成后,必须要对其进行一定的验证,只有理论联系实际,在实际中找到理论中存在的不足并加以改正,才能使车门防撞梁的安全性能得到不断的提升,乘车人员的人身安全也才能得到保证。实际设计过程中,可以先按设计图纸制造出样品,将样品送到相关检测单位进行测试,只有在各项性能指标均达到标准,同时与设计图纸中的主要参数无太大的出入的情况下,才能将设计交付生产方,这也是将安全隐患降低到最低的最有效的方法。

三、总结

随着我国现代化进程的不断推进,汽车行业必然会在我国得到巨大的发展,因此提升汽车前门防撞梁的安全性必须要得到相关人员的重视,只要这样才是对人民最好的回报。本文通过对汽车前门防撞梁的相关参数进行分析,采用对比等方式找出防撞梁结构最优化的设计方案,为相关人员进行汽车前门防撞梁优化工作提供了理论依据。

本文作者:杨琳、张艳 单位:柳州职业技术学院、柳州乘龙专用车有限公司

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