論汽車防撞梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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一、汽車前門防撞梁性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)汽車受到側(cè)面撞擊時(shí)，其前門受到的撞擊力的總能量是固定的，如果碰撞過程產(chǎn)生的撞擊力大部分被防撞梁承擔(dān)，就會(huì)減輕車門其他部位度撞擊力的負(fù)擔(dān)。因此，汽車前門的防撞梁承擔(dān)的撞擊力越多則車門的安全性能就越高，乘車人員的安全也就能更加得到保障。人們將汽車防撞梁能夠承擔(dān)撞擊力的最大值作為一項(xiàng)性能指標(biāo)即撞擊力峰值，用來評(píng)判車門防撞梁的強(qiáng)度。不難發(fā)現(xiàn)，汽車車門防撞梁的撞擊力峰值越大，其車門的耐碰撞性能就越高，而當(dāng)撞擊力超過撞擊力峰值時(shí)，就有可能導(dǎo)致防撞梁或汽車車門在發(fā)生側(cè)面碰撞事故時(shí)，與車門人員相接處，導(dǎo)致發(fā)生人員傷亡的事故。

二、汽車前門防撞梁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

前文已經(jīng)提到，汽車前門防撞梁強(qiáng)度的好壞直接影響著汽車整體安全程度的好壞，因此為提高汽車安全度，必須要對(duì)汽車前門的防撞梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高其硬度，從而減少側(cè)面碰撞事故中出現(xiàn)人員傷亡的幾率。同時(shí)，在對(duì)防撞梁進(jìn)行優(yōu)化過程中，還要考慮成本，要在不影響汽車整體造型以及車門總質(zhì)量的情況下，采用最有效的方式對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高耐碰撞性能。不同的車門有著不同截面形狀，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方式方法也不盡相同，下面詳細(xì)討論集中車門的防撞梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1方形截面形狀

車門截面形狀是方形的，可以改變梁壁傾斜角度來對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，在這個(gè)過程中要針對(duì)不同的車型、車門進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，找到其中的梁壁傾斜最優(yōu)角，將防撞梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的效果達(dá)到最大?？梢圆捎貌煌牧罕趦A斜角對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過幾種測(cè)試結(jié)果的相互對(duì)比，來確定最優(yōu)角。實(shí)驗(yàn)證明，碰撞過程中防撞梁在相同的位移內(nèi)，梁壁傾斜角為10°時(shí)，其吸收的撞擊力最大。同時(shí)也可以承受最大的撞擊力。即當(dāng)梁壁傾斜角為10°時(shí)，汽車前門的防撞梁撞擊力峰值和吸收總能力均達(dá)到最大。所以，采用10°的梁壁傾斜角就可以使防撞梁的安全性能達(dá)到最大，汽車的整體安全性也得以提升。

2U形截面形狀

車門截面形狀為U形時(shí)，與方形截面的車門類似，也可以采用改變梁壁傾斜角。但與方形截面不同的是，梁壁采用10°的傾斜角，可以使防撞梁活的吸收的撞擊力能量最多，但撞擊力峰值卻不是最大，相較于5°傾斜角的梁壁，只提高了3％。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)梁壁采用15°傾斜角時(shí)，其可以承受的撞擊力最大，但其吸收的撞擊能量卻不甚理想。綜合以上數(shù)據(jù)，采用10°傾斜角的梁壁可以使防撞梁的安全性能得到最有效的發(fā)揮。

3改變截面帽沿長(zhǎng)度

防撞梁底部多余的部分稱為防撞梁的帽沿，研究表明，防撞梁帽沿的長(zhǎng)度與其受力分布也有著一定的聯(lián)系。因此適當(dāng)?shù)母淖兎雷擦好毖氐拈L(zhǎng)度也可以提升防撞梁的安全性能。同時(shí)，在防撞梁總質(zhì)量固定的要求下，改變其長(zhǎng)度就必然會(huì)導(dǎo)致其表面尺寸發(fā)生改變。這也對(duì)提升防撞梁的整體安全性能有著一定的決定性作用。有數(shù)據(jù)表明，不論防撞梁截面形狀是方形的還是U形的，將防撞梁長(zhǎng)度設(shè)定為9mm~10mm都能使防撞梁的吸收撞擊力能量的能力和承受撞擊力大小的能力得到提升。這就在一定程度上使汽車車門的整體安全性得到了改善。

4改變截面帽沿形狀

我們都知道，彎曲的物體形變能力通常都要強(qiáng)于直線型的物體的形變能力，因此對(duì)汽車前門防撞梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程還可以從改變防撞梁帽沿的形狀著手。通過計(jì)算可以得出，防撞梁梁壁傾斜角度相同時(shí)，防撞梁帽沿采用曲型形狀的，其安全性能要大大優(yōu)于帽沿采用直線型的。

5結(jié)構(gòu)優(yōu)化驗(yàn)證

汽車車門是汽車的重要組成部分，車門安全性能的好壞直接影響著汽車整體的安全性。因此在對(duì)車門進(jìn)行防撞梁優(yōu)化完成后，必須要對(duì)其進(jìn)行一定的驗(yàn)證，只有理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)際中找到理論中存在的不足并加以改正，才能使車門防撞梁的安全性能得到不斷的提升，乘車人員的人身安全也才能得到保證。實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，可以先按設(shè)計(jì)圖紙制造出樣品，將樣品送到相關(guān)檢測(cè)單位進(jìn)行測(cè)試，只有在各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)與設(shè)計(jì)圖紙中的主要參數(shù)無太大的出入的情況下，才能將設(shè)計(jì)交付生產(chǎn)方，這也是將安全隱患降低到最低的最有效的方法。

三、總結(jié)

隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，汽車行業(yè)必然會(huì)在我國(guó)得到巨大的發(fā)展，因此提升汽車前門防撞梁的安全性必須要得到相關(guān)人員的重視，只要這樣才是對(duì)人民最好的回報(bào)。本文通過對(duì)汽車前門防撞梁的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，采用對(duì)比等方式找出防撞梁結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，為相關(guān)人員進(jìn)行汽車前門防撞梁優(yōu)化工作提供了理論依據(jù)。

本文作者：楊琳、張艷 單位：柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院、柳州乘龍專用車有限公司