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汽车平台结构发展中的安全性能设计与仿真
时间:2019-05-04 14:10:42 来源:乐平信息网 作者:匿名



汽车平台结构发展中的安全性能设计与仿真

作者:未知

摘要:为了实现汽车平台的发展战略,平台中不同车型之间最大程度地共享底盘,下车身,动力总成,电气结构和内部骨架,以及碰撞的思路和方法探索安全平台设计。

在分析国内外安全法规和标准发展趋势的基础上,制定平台安全绩效目标和发展战略。

开发了整车平台框架结构,并应用CAE仿真分析优化平台车辆碰撞安全性能的设计,最终达到平台安全性能发展的目标要求。

在此基础上,本文对碰撞安全平台开发设计过程进行了总结和整理,以供后续平台开发项目参考。

关键词:平台开发;框架;碰撞安全;前进发展

中图分类号:U461.91

文件代码:B

关键词:平台开发;帧;影响安全;前进发展

0前言

蒸汽平台技术的发展在国外汽车企业中得到了较为成熟的发展和推广,是大势所趋。

平台开发将通过平台模型的下半身和大部分机箱设计来固定,这样设计优势可以在同一平台模型中很好地传输。

这不仅减少了单个车辆的设计缺陷,缩短了开发周期,而且降低了原型的试验成本和后期原型的性能验证,从而降低了平台模型的开发成本,使模型具有稳定的性能并使企业更好。盈利模式迅速响应市场并抓住机遇。

碰撞安全是汽车发展的重要表现之一。在平台框架构建和前期开发阶段充分研究它具有重要意义。

本文在平台开发项目经验的基础上,分析了碰撞安全平台设计的思路和方法,分析了平台开发概念设计阶段的安全性能开发。

1车辆平台开发的定义

1.1平台开发定义

该车的平台开发是在开发过程中使用底盘与下半身结构高度相似,并支持不同类型车型的开发。在后期阶段,不同型号的生产和制造可以共享一条生产线,并生产出汽车的形状。功能不一样。这允许设计,工程,生产过程和主要组件共享资源平台。

1.2汽车平台开发范围

平台开发的基础是平台组件开发。

从产品子系统块的角度来看,平台开发研究的范围(见图1)可以大致规划如下:(1)下半身系统,包括发动机舱骨架总成,前后地板框架总成和阈值(2)底盘系统,包括悬架系统,传动系统,转向系统,制动系统,车架总成和四轮驱动系统; (3)内外装饰系统,包括座椅框架系统和仪表梁系统(4)动力总成集成系统,包括变送器(动力)可变(速度)系统,悬架系统,进气和排气系统,冷却系统,燃油系统和空气调节系统; (5)电气系统,包括电气架构系统和线束能量系统等。

[1]

2汽车碰撞安全平台架构发展战略

在平台开发的早期阶段,应该澄清平台开发的产品的预售市场及其在待售市场中的定位,即所谓的目标市场和产品定义。

对未来5到10目标市场的法规和标准进行研究,预测发展趋势,并根据当前状态对安全定义目标进行可行性评估,以确定是否有可能达到目标市场中列出的产品所定义的目标。未来几年通过可行的技术升级。 。

2.1安全法规和标准的发展趋势以及平台研究的重点

目前,世界各国和地区都有相应的安全标准和技术法规。但总之,所有汽车安全技术法规可分为两大系统,即欧洲系统和美国系统。调查范围不尽相同。详情如下。

(1)考虑到范围很广,美国FMVSS中的碰撞条件最复杂:碰撞包括100%正面碰撞,角碰撞和40%偏移碰撞;占用者考虑大男性,小女性,以及他们是否安全。腰带等。

FMVSS碰撞测试分为前触摸,侧触,后触摸和动态滚动。

(2)欧洲欧洲经委会的工作条件相对简洁。正面触控包括100%正面碰撞和40%偏移碰撞。侧面碰撞包括50公里/小时的侧面碰撞和29公里/小时的柱子碰撞,但增加了新的行人保护。条例。随着全球化进程的推进,全球法规和标准逐渐融合并相互补充。

中国的C-NCAP修订过程显示逐步向欧洲NCAP发展,预计这将增加侧栏击球条件。

Euro NCAP计划将100%全刚性墙面碰撞纳入新的车辆评估系统。根据美国标准,侧柱冲击条件也将加速至32 km/h;美国标准也逐渐考虑行人保护的要求。

基于上述发展趋势,该平台未来的发展模式应包括50 km/h的正向冲击,64 km/h的偏移,侧面碰撞和柱碰撞条件。

[2-3]平台架构的开发阶段侧重于两个前向条件。侧面碰撞和柱碰撞涉及上部车身的更多结构,因此它们在车辆的设计阶段完成,在此不予考虑。

2.2平台架构开发中安全性能目标的开发和开发策略

安全开发可归纳为两个主要方向:第一,主动安全开发,第二,被动安全开发。

主动安全开发涉及电器和机箱的设计,主要是为了提高车辆的整体配置和人性化要求,与架构关系不大;被动安全开发涉及基本开发和约束系统匹配,如框架和布局,与平台架构密切相关。相关,需要在早期设计中考虑周到。

对于平台开发过程中的安全性能,整体实施策略是平台中的模型采用具有高相似性的下层车身结构,并通过不同的配置和形状实现车辆差异化,以确保模型在平台符合标准。

平台安全目标的开发应采用自上而下的规划流程来阐明产品定义的安全要求,以便解释被动星碰撞要求。

根据具体的星级评定要求,结合未来发展趋势,制定符合前瞻性安全结构的具体测量指标和相关目标值,并将目标值作为安全性能指标。平台架构开发。

基于该安全性能目标设计和开发平台框架的碰撞安全性能。

在架构开发过程中,必须有一个明确的策略来实现平台变更。

平台中模型之间的差异由可变区域调整,如图3所示。(1)前悬架和后悬架的长度之间的差异可以改变车辆前部和后部的形状; (2)轴距长度的差异可以调整整个车辆的大小,调整乘客舱的空间; (3)悬架的长度轮胎模型的变化允许改变离地间隙和车辆高度。

这些更改可以在同一平台上实现,也就是说,平台是包容性的。

与此同时,平台设计仍然存在不可改变的领域。该部件的布局和设计与平台中的所有模型一致,也是平台设计的关键。

由于平台将涉及平台中所有模型的使用,其优点可以继承,并且其缺点将共存,因此不可变区域的设计是至关重要的。

在发展的早期阶段,我们必须首先在平台中定义轴距,车辆质量和特定的车辆动力传动系统输入,然后根据各种参数考虑质量,高度和轴距,并设计可以在车辆内部携带车辆的车型。定义产品的带宽。车辆平台安全架构。

对于整个平台,需要使每个模型的部件尽可能多样化,但考虑到模型的局部区别,对某些特殊模型也有一些特殊要求。

图3中的前悬伸可变区域和前轮挡板的前轮不变区域是平台安全碰撞设计的关键区域。

首先,可以合理地利用前悬的可变形空间的破碎来最大程度地吸收碰撞能量;然后,合理设计不可变区域的空间布置,以减缓负载对乘客舱的影响;最后,稳定的乘客舱结构旨在保护乘客的生存。在碰撞过程中控制乘员受损的空间。

2.3平台开发中安全策略的实施计划

在整个平台开发过程中,安全策略的具体实施计划应根据当地情况进行调整。

由于平台架构开发主要涉及前触摸的关键组件,因此之前的触摸就是一个例子。

前端安全发展的主要影响因素是车辆高度和质量,前舱的碰撞空间和乘客舱的结构完整性。主要考虑主力传递路径的构造和特定关键部件的结构设计。

对于前端分析模块,提取关键维度,并根据质量要求为分析维度提出特定属性要求。

因此,需要进行大量的概念分析研究,以开发出能够满足目标的特定设计解决方案。正面触摸的关键因素如图4所示。

(1)前碰撞空间。

前碰撞空间是前碰撞的主要能量吸收区域,碰撞产生的能量主要通过这部分空间。

吸收变形以减少对乘客舱的损坏和对乘客的损害。

确保合理的碰撞空间是正面碰触的必要条件。

(2)车高差异。

平台需要考虑不同车型的规划,例如汽车,SUV,HB和MPV。

平台中的模型之间的车辆高度存在差异。在前偏移中,纵梁和障碍物之间的重合率存在差异,这导致整个车辆的载荷分布的差异。

对于同一体,有必要考虑在不同条件下力传递的稳定性。例如,前装式组件的能量吸收盒可以设计成在一侧倾斜,并且不同型号的前装式组件可以组装或反转以适合整个组件。车高差异。

(3)力传递的路径。

平台中的主纵向框架路径属于前冲击力的传递路径。

前舱主力吸收能量吸收框架是两根纵梁;上纵梁作为辅助通道起作用,并且还作为力传递装置,在乘客舱的方向上延伸;地板纵梁,门槛和中间通道都是关键的力传递路径。 。

重要的是要确保这些主要平台框架结构顺利转移和合理变形,以便它们的框架应具有必要的完整性和连续性。

除此之外,前触键和乘客舱的结构设计也非常重要。

根据上述设计要求,构建了初步框架。通过CAE仿真手段对特定结构设计和优化进行了平衡,并对平台中不同模型的综合性能进行了权衡。

3平台开放? lCAE仿真设计思路

3.1前框设计

正面触摸主要涉及两种工作条件,即100%刚性壁碰撞和40%重叠障碍物碰撞。

根据不同的法规和标准,有些人可能会考虑其中之一(例如GB,Euro NCAP),并且需要调查这两个条件中的一些(例如C-NCAP)。

在车辆开发阶段都需要考虑两者。

在汽车前碰撞过程中,车内乘员的损伤主要来自于相互作用和相互作用的几个方面,包括巨大的车身减速对乘员的影响,车厢结构对乘员生活的影响。空间和居住者。汽车发生二次碰撞。前触式车架的设计应考虑前舱空间可在100%正向冲击下稳定压扁,并且在车辆在40%偏移碰撞前应使挡板变形以吸收更多碰撞能量。

在车辆前保险杠的设计阶段,应尽可能利用前舱的有效可变形碰撞空间,以最大程度地吸收碰撞能量,从而使碰撞引起的乘客舱变形尽可能小。

碰撞安全的基本原则是节能原理,如图5所示。

除了碰撞能量吸收之外,正面碰撞的重要设计标准还包括负荷传递结构的设计。

完整的框架设计允许碰撞产生的力平稳地传递和分布,如图6所示。

笼式“O”结构如图7所示。这种设计使乘客舱结构稳定并保证足够的生活空间。

3.2前触式CAE虚拟仿真设计与验证

CAE虚拟仿真是项目概念设计的有效手段。

在概念设计阶段,首先设计关键组件和子系统。需要在CAE虚拟仿真中研究部件的横截面尺寸,形状和机械特性。在组件子系统分析中获得理想结构后,验证系统测试。

已经证明稳定且可变形的部件可以装载到完整的平台框架中,以匹配和调整整个结构。

考虑到平台的容量,模型准备质量被定义为平台的最高质量。动力总成主要通过计划和销售进行分析,并考虑不同高度模型的碰撞性能。

不同高度模型的性能针对前冲击的两个工作条件进行了优化。这也是平台碰撞安全性发展的难点。它需要大量的循环分析和计算才能找到解决方案。

综合平台中不同高度模型的碰撞变形形式,高度差对前偏移碰撞的影响尤为明显,涉及车辆的接触力和不同碰撞块的接触和力传递。

最后,获得了具有更好鲁棒性的结构,并且不同高度处的偏移触点的主体结构的变形基本相同,从而确保了平台中模型的碰撞结果的一致性。

[4-6]

碰撞中模拟设计的实际性能需要通过测试验收和评估。

在对平台整体架构设计进行仿真分析后,进行Mule Car测试以验证预设计的有效性,并确保平台架构设计计划在安全性能达到标准之前进入实际工程设计阶段为后期工程设计奠定基础。平台安全开发过程如图8所示。

3.3 SUV与车前偏置性能对比

通过上述仿真优化,不仅需要获得满足目标值要求的结果,还需要获得能够在碰撞过程中同时承载不同车型的平台架构。

这要求平台框架在考虑不同模型之间的高度差时保持相同的变形模式。在最终表达中,平台中不同模型的加速度波形的趋势和峰值保持在可接受的范围内,并且乘客舱中的入侵基本相同。 。

平台框架SUV和轿车模型的性能显示在偏置碰撞条件的前一部分中。车身加速度波形与乘客舱的侵入的比较分别在图9和10中示出。

不同模型之间的高度差异对偏移碰撞的加速度波形和前挡板乘员的脚部区域的位移几乎没有影响。兼容设计基本上可以保持SUV和汽车碰撞结果的一致性。

4。结论

本文介绍了车辆平台开发的范围和意义,阐述了平台开发策略和具体实施方案,从仿真的角度分析了车辆碰撞平台的开发过程,提出了汽车碰撞安全性能平台开发的思路和方法。大大缩短车型开发周期,快速响应市场需求。

对于未来的市场定位,应在平台开发中同步规划新能源汽车,以适应新能源汽车的市场需求,并结合新材料和新工艺的发展,考虑车身结构的轻量化设计[7 -8]。

引用:

[1]陈嘉瑞。汽车结构[M]。第2版??。北京:机械工业出版社,2005:40-41。

[2] Euro NCAP。欧洲NCAP成人乘员保护评估协议v8.0 [S/OL]。 (2014年6月12日)[2018年5月1日]。 http://euroncap.blob.core.windows。网络/媒体/1436 /欧元-NCAP评价协议的AOP-V80日至2014.pdf。[3]中国汽车技术研究中心。 C-NCAP管理条例(2018年版)[S/OL]。 (2018-04-27)[2018-05-01] .http://2018.pdf。

[4]朱曦,钟荣华。薄壁直梁零件碰撞性能计算机模拟方法研究[J]。汽车工程,2000,22(2):85-89。

[5]杨帅,侯艳君,亚军。汽车纵梁LS-DYNA前段破碎及能量吸收特性研究[C] //第17届汽车安全技术会议论文集。保定,2014:359-365。

[6]张敏文,范体强,赵清江,等。防撞梁部件性能分析指南和实验研究[C] //第17届汽车安全技术会议论文集。保定,2014:326-334。

[7]王悦,沉波,孙立志,等。高强度钢板在轻量化研究中的应用[C] //第17届汽车安全技术会议论文集。保定,2014:335-341。

[8]世界汽车钢铁。 FSV-EDAG第2阶段:工程报告[Z]。德国:EDAG,2014:66-85。

(编辑吴小英)

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