王超　王晨　吕振华

摘 要：以帽形截面薄壁梁为例，研究了焊点布局对薄壁梁结构轴向耐撞性的影响。建立了精度较高的用于分析薄壁梁结构轴向耐撞性的有限元模型，提出了考虑焊点影响的帽形截面薄壁梁在轴向冲击载荷作用下的平均碰撞力的解析解，并以薄壁梁结构的轴向平均碰撞力和弯曲刚度为约束条件，对一帽形截面薄壁梁进行了轻量化设计，大幅提高了优化设计的效率。讨论了一些重要参数（如截面形状、材料性能、载荷形式等）对薄壁梁结构轴向耐撞性能的影响。

关键词：轻量化设计；薄壁梁；轴向耐撞性；平均碰撞力

中图分类号：U463.83文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2015.06.01

Abstract：For crashworthiness design of thin-walled tubes， much attention has been given to the size and shape design of the cross-section， while limited studies have been performed to incorporate spot weld modeling into the design. This study focused on the influence of the spot weld layout on the axial crashworthiness of thin-walled tubes. a finite element model was constructed to analyze the thin-walled tube subject to an axial crushing force. a modified theoretical analysis was proposed for the lightweight design of the thin-walled tube with the constraints of the required mean crushing force and bending stiffness. some parameters influencing the axial crashworthiness were discussed.

Key words：lightweight design； thin-walled tube； axial crashworthiness； mean crushing force

随着汽车市场竞争的日益激烈，全面提升产品性能已成为各汽车厂商的必然选择，不断提高汽车的被动安全性就是其中的一个重要课题。在正面和尾部碰撞中，车身的管状薄壁梁结构是主要的吸能结构。因此，研究其在轴向载荷下的吸能特性并对其进行优化设计就显得十分必要。Alexander[1] 首先建立了圆柱形薄壁管在碰撞过程中的平均碰撞力和能量吸收的理论模型，Wierzbicki等人[2-4]对薄壁梁在轴向载荷作用下的变形模式及其耐撞性能的理论模型做了大量的研究工作。这些结论主要是基于塑性铰理论得出的，并假设薄壁梁结构在压溃变形过程中各基本碰撞单元具有相同的长度。

车身在碰撞过程中是一个高度非线性的动态变形过程，各种非线性因素的综合使得用于仿真分析的整车模型单元数量及复杂程度不断提高。……