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摘要：在整车偏置碰撞基础上，发现防撞梁结构设计不合理问题。使用防撞梁台车试验，同时利用Hypermesh建立防撞梁的仿真模型，运用LS-DYNA进行仿真模拟，通过仿真和试验相结合的方法，对不合理的防撞梁结构进行优化。根据试验数据和仿真结果确定了最终的优化方案，以此改进防撞梁的试验方法，同时提高仿真模型精度。
关键词：防撞梁；台车试验；仿真
汽车发生正面碰撞时，主要通过车辆前部防撞梁的压缩变形来充分吸收碰撞动能及减小最大撞击力以缓和冲击[1]。因此吸能盒的碰撞吸能特性和压缩变形模式在正面碰撞中十分重要。同时稳定的吸能特性和变形模式在整车碰撞中可以产生稳定的加速度信号，有利于气囊标定的工作开展，同时有利于安全约束系统的匹配。
1.背景
众多车型的防撞梁，在整车正面偏置碰撞试验中表现不好，过早出现弯折现象，导致吸能不充分，影响车辆被动安全性能。在对某款车进行整车64公里偏置碰撞试验时，发现防撞梁吸能盒发生严重折弯变形，严重影响车辆结构的耐撞性，不利于车内的乘员保护。
如上图1-1和1-2所示，该款车的防撞梁弯曲变形严重，吸能盒变形模式非常不合理，压溃量极低。车辆的碰撞能量几乎由纵梁和车身其它结构和吸收，不利于碰撞能量的吸收和碰撞力的传递。
2.结构优化方案
通过对车辆拆解分析发现，纵梁过早折弯变形。导致纵梁过早出现折弯变形的原因是车辆的防撞梁出现折弯，吸能盒未能及时压溃吸收能量，导致大部分动能传递到纵梁部分，纵梁也出现较早的弯折现象。通过防撞梁及纵梁变形分析，发现防撞梁结构设计不合理，防撞梁结构刚度较大，在碰撞过程中没有按照设定的路线压溃，需要对防撞梁结构进行优化。
通过仿真发现，方案1和方案2吸能盒的变形中都出现了折弯现象，内板变形较为严重，整体表现较弱，容易导致吸能盒发生折弯变形。方案3的变形模式较为理想，最终采用方案3作为最终方案
3.防撞梁台车试验验证
为了验证方案的可靠性，制作了第3种方案的防撞梁样件，安装到试驗车进行试验验证。
试验工装如下图所示：
通过试验结果与仿真结果对比，发现仿真的变形与试验的结果一致性非常高，吸能盒压溃模式及压缩量都很相近，取得很好的效果。
4.仿真与试验对标
基于仿真变形模式与试验变形模式的一致性基础，进一步提高仿真的可靠性，进行了仿真模型的优化，通过添加到工装上的传感器进行加速度曲线的对标，传感器位置如下图所示：
通过加速度曲线变化可知：材料1和材料2的加速度曲线归零时刻早于试验的曲线，说明仿真用的材料要强于实际的材料，这是由于实际的材料性能由于工艺各方面原因会存在差异。仿真用的材料是通过材料拉伸试验获得，与实际存在偏差，而且不同厂家、不同牌号的材料也会存在差异。通过曲线对标精度发现，材料1参数下的仿真曲线与试验曲线的相似度只有50%，材料2参数下的仿真曲线与试验曲线的相似度为77%，因此相对于以后的仿真模型，将会采用材料2的参数进行处理，材料2的材料参数更加接近实际，能确保仿真的有效性和可靠性。
5.结束语
综合以上可以得知，通过有限元仿真模拟可以快速的实现方案的优化改进和筛选，减少研发时间和成本。针对整车中重要的零部件，可以通过零部件台车试验[5]进行性能优化和改进。通过本次的结构优化，防撞梁在碰撞中完全压溃，可以吸收更多的碰撞能量，有力保障乘员的生命安全。
参考文献：
[1]顾力强，赵亦希，林忠钦，王怀宝.轿车保险杠耐撞性结构设计的研究[J].机械设计与研究.2001，17（3）：26-28.
[2]LS-DYNA在汽车碰撞模拟过程中的应用.沈阳大学学报.2006，18（4）：11-12
[3]白金泽.LS-DYNA3D理论基础与实例分析[M].北京：科学出版社，2005.
[4]梁炳文，胡世光.弹塑性稳定理论[M].北京：国防工业出版社，1983.
[5]杨华.汽车碰撞试验缓冲装置的计算机仿真与实验研究.湖南大学硕士学位论文.2002：50-53
关键词：防撞梁；台车试验；仿真
汽车发生正面碰撞时，主要通过车辆前部防撞梁的压缩变形来充分吸收碰撞动能及减小最大撞击力以缓和冲击[1]。因此吸能盒的碰撞吸能特性和压缩变形模式在正面碰撞中十分重要。同时稳定的吸能特性和变形模式在整车碰撞中可以产生稳定的加速度信号，有利于气囊标定的工作开展，同时有利于安全约束系统的匹配。
1.背景
众多车型的防撞梁，在整车正面偏置碰撞试验中表现不好，过早出现弯折现象，导致吸能不充分，影响车辆被动安全性能。在对某款车进行整车64公里偏置碰撞试验时，发现防撞梁吸能盒发生严重折弯变形，严重影响车辆结构的耐撞性，不利于车内的乘员保护。
如上图1-1和1-2所示，该款车的防撞梁弯曲变形严重，吸能盒变形模式非常不合理，压溃量极低。车辆的碰撞能量几乎由纵梁和车身其它结构和吸收，不利于碰撞能量的吸收和碰撞力的传递。
2.结构优化方案
通过对车辆拆解分析发现，纵梁过早折弯变形。导致纵梁过早出现折弯变形的原因是车辆的防撞梁出现折弯，吸能盒未能及时压溃吸收能量，导致大部分动能传递到纵梁部分，纵梁也出现较早的弯折现象。通过防撞梁及纵梁变形分析，发现防撞梁结构设计不合理，防撞梁结构刚度较大，在碰撞过程中没有按照设定的路线压溃，需要对防撞梁结构进行优化。
通过仿真发现，方案1和方案2吸能盒的变形中都出现了折弯现象，内板变形较为严重，整体表现较弱，容易导致吸能盒发生折弯变形。方案3的变形模式较为理想，最终采用方案3作为最终方案
3.防撞梁台车试验验证
为了验证方案的可靠性，制作了第3种方案的防撞梁样件，安装到试驗车进行试验验证。
试验工装如下图所示：
通过试验结果与仿真结果对比，发现仿真的变形与试验的结果一致性非常高，吸能盒压溃模式及压缩量都很相近，取得很好的效果。
4.仿真与试验对标
基于仿真变形模式与试验变形模式的一致性基础，进一步提高仿真的可靠性，进行了仿真模型的优化，通过添加到工装上的传感器进行加速度曲线的对标，传感器位置如下图所示：
通过加速度曲线变化可知：材料1和材料2的加速度曲线归零时刻早于试验的曲线，说明仿真用的材料要强于实际的材料，这是由于实际的材料性能由于工艺各方面原因会存在差异。仿真用的材料是通过材料拉伸试验获得，与实际存在偏差，而且不同厂家、不同牌号的材料也会存在差异。通过曲线对标精度发现，材料1参数下的仿真曲线与试验曲线的相似度只有50%，材料2参数下的仿真曲线与试验曲线的相似度为77%，因此相对于以后的仿真模型，将会采用材料2的参数进行处理，材料2的材料参数更加接近实际，能确保仿真的有效性和可靠性。
5.结束语
综合以上可以得知，通过有限元仿真模拟可以快速的实现方案的优化改进和筛选，减少研发时间和成本。针对整车中重要的零部件，可以通过零部件台车试验[5]进行性能优化和改进。通过本次的结构优化，防撞梁在碰撞中完全压溃，可以吸收更多的碰撞能量，有力保障乘员的生命安全。
参考文献：
[1]顾力强，赵亦希，林忠钦，王怀宝.轿车保险杠耐撞性结构设计的研究[J].机械设计与研究.2001，17（3）：26-28.
[2]LS-DYNA在汽车碰撞模拟过程中的应用.沈阳大学学报.2006，18（4）：11-12
[3]白金泽.LS-DYNA3D理论基础与实例分析[M].北京：科学出版社，2005.
[4]梁炳文，胡世光.弹塑性稳定理论[M].北京：国防工业出版社，1983.
[5]杨华.汽车碰撞试验缓冲装置的计算机仿真与实验研究.湖南大学硕士学位论文.2002：50-53