张立强

摘要：

对某车型进行50 km/h、100%正面碰撞CAE仿真分析，发现车身前纵梁溃缩变形不充分，导致B柱加速度峰值超过45g目标要求。对前纵梁结构和前防撞梁吸能盒进行优化，由CAE分析可知：车身前纵梁结构变形得到明显改善，B柱加速度峰值降低到45g以下，满足目标要求。该优化可有效提高车身正面碰撞的安全性能。

关键词：

正面碰撞； 防撞梁； 吸能盒； 加速度； 溃缩变形； 高强钢板； 轻量化

中图分类号： U463.326

文献标志码： B

Structure optimization design of vehicle longitudinal beam

based on CAE analysis of frontal impact

ZHANG Liqiang

Abstract：

The CAE simulation analysis of some vehicle at 50 km/h velocity and 100% frontal impact is carried out. The crushing deformation of the front longitudinal beam is insufficient. The peak acceleration of Bpillar is more than the target requirement 45g. The front longitudinal beam structure and the energy absorbing box of the front bumper beam are optimized. The CAE analysis results on the optimized vehicle body show that the deformation of the front longitudinal beam structure is improved obviously， and the peak acceleration of Bpillar is reduced to less than 45g， which can meet the target requirement. The optimization can effectively improve the safety performance of vehicle frontal impact.

Key words：

frontal impact； bumper beam； energy absorbing box； acceleration； crushing deformation； high strength steel plate； lightweight

0 引 言

汽車正面碰撞是汽车事故中发生最多、对人体伤害最大的碰撞形式之一，提高汽车安全性、降低交通事故对人体的伤害是设计者的重要任务。[1]车辆结构设计缺陷直接影响车辆的整体安全性能。CNCAP对车辆关键位置在碰撞试验中的变形情况进行规定和限定，以最大限度地保证车辆的安全性能。[2]本文根据CAE碰撞模拟分析结果优化车身纵梁材料、厚度和结构，提高车身正面碰撞的安全性能。

1 问题描述和分析

1.1 问题描述

根据该车型对应的安全碰撞CNCAP 5星目标要求，进行50 km/h、100%正面碰撞CAE仿真分析，结果显示车身纵梁结构存在以下问题。

前防撞梁和前纵梁变形（见图1）。前防撞梁吸能盒只有少量溃缩变形，没有起到最大限度吸收碰撞能量的作用，导致B柱位置加速度峰值较大。前纵梁后部变形严重并发生搓动变形。

前地板纵梁变形（见图2）。纵梁局部位置变形比较严重，说明此处纵梁刚度较小，碰撞时能量传递连续性不好，导致A柱相对位移较大，超出位移目标值≤8 mm的要求。……