专题

微型车的耐撞性和轻量化设计

为了降低微型车在碰撞过程中乘员的减速度，设计了能够吸收动能的内部薄壁构件和保证乘员安全的框架两种方案。通过数值模拟和试验分析，对不同的设计方案进行选择，提高了微型车的道路安全性。

首先，将负荷尽可能均匀地分布在车体上，在不增加太多质量的前提下对原始的管状底盘框架进行优化，以提高车体刚度。所采用的管状底盘结构框架如图1所示。

图1 管状底盘结构框架

其次，对铝和碳纤维增强复合材料（CFRP）进行试验测试，以获得两种材料的力学性能。试样件和冲击衰减器所使用的CFRP是平纹预浸料GG200，铝材料是6082型。

最后，对不同厚度/直径比的薄壁圆柱形管建模，并进行有限元分析，通过两种不同但互补的策略选择最优的解决方案，以改善轻量化车辆的耐撞性。第1种策略对管状底盘结构进行优化，以便在冲击的情况下保证最小存活单元，并且避免较大的局部变形。第2种策略主要对不同形状和材料制成的冲击衰减器进行建模，以便在比吸能方面选择最佳解决方案。

表1 管状底盘结构框架数值模拟结果

表2 铝管和CFRP管的比吸能和真实形变

表3 碰撞盒冲击衰减器数值模拟结果

从表1可以看出，在对管状底盘结构进行优化时，方案4明显提高了车辆的性能，并且还可保证车辆的前部和后部之间的结构连续性。

从表2可以看出，相同条件下，CFRP管的比吸能比铝制管比吸能大，性能也比铝制管好。

从表3可以看出，方案6在形变和比吸能方面最好；对于材料来说，CFRP在减速度和比吸能方面优于铝。

刊名：International Journal of Automotive Composites（英）

刊期：2015年第4期

作者：Simonetta Boria et al

编译：徐涛