近年來我國市場經(jīng)濟體制不斷完善， 經(jīng)濟一直呈高速發(fā)展狀態(tài)， 汽車已經(jīng)逐漸成為城市鄉(xiāng)村道路上的主要交通工具之一， 但是在對于環(huán)境保護問題重視程度日益提高的當(dāng)下， 汽車尾氣的排放量和燃油的消耗量問題不僅受到汽車生產(chǎn)廠商的重視， 也引起了社會各界的廣泛關(guān)注。想要降低汽車的燃油消耗和尾氣排放， 減小汽車自重是一項關(guān)鍵因素。在國際汽車市場上減小汽車自重的主要方法是使用輕量化的材料， 并且同時兼顧汽車的安全性和性能要求。本文主要以汽車車身結(jié)構(gòu)安全部件材料匹配優(yōu)化設(shè)計展開研究和討論， 以期我國汽車制造業(yè)提供一定參考。

　　一、引言

　　隨著汽車在我國居民中的普及程度逐年上升， 如何降低汽車的燃油消耗和尾氣排放量已經(jīng)成為社會各界和汽車廠商非常重視的問題。其中減小汽車自重是實現(xiàn)汽車輕量化最直接有效的方式， 具體手段最直接的就是采用輕量化材料。所以， 大多數(shù)汽車生產(chǎn)廠家都會選擇高強度鋼材這種在汽車輕量化和耐碰撞的安全性方面表現(xiàn)突出的材料， 一方面滿足了對于汽車環(huán)保性能的要求， 另一方面也對車身結(jié)構(gòu)的安全性提供了一定保障。

　　二、汽車碰撞過程分析

　　(一) 建立汽車正面碰撞的仿真模型

　　我們以福特金牛座這一美系經(jīng)典家用轎車的整車模型作為整車碰撞的有限元模型， 將另一重量和體積相似的中型家用轎車作為對象進行正面碰撞試驗， 經(jīng)過碰撞試驗后， 將實驗的結(jié)果及仿真結(jié)果中左右后座椅的平均加速度曲線進行比較， 再結(jié)合碰撞之后汽車的變形情況綜合考慮， 本次的實驗結(jié)果和仿真結(jié)果具有較高的一致性。以此證明利用仿真模型進行計算也可以保證計算的精確性， 以仿真方式代替真實實驗， 一方面可以節(jié)省實驗成本， 另一方面也可以保證實驗計算的真實性， 為實驗研究提供方便。

　　(二) 汽車碰撞傳力路徑分析

　　汽車傳力路徑主要針對正面碰撞中的流動應(yīng)力進行分析， 主要通過明確汽車碰撞時的應(yīng)力變化和部件截面展開進行分析。汽車傳力路徑具體表現(xiàn)在以下幾點： (1) 車輛和剛性避障產(chǎn)生正面碰撞時， 一旦車輛前保險杠發(fā)生彎曲， 沖撞力會直接轉(zhuǎn)移至前縱梁， 然后將力量直接傳輸至A柱下端、門檻梁以及底盤縱梁等位置， 最后整體向車輛后方傳遞。

　　(三) 汽車碰撞能量分布分析

　　以汽車碰撞的傳力路徑為基礎(chǔ)， 我們能夠檢測到汽車安全部件的能量分布分析， 確定哪些具體部件能在發(fā)生正面碰撞時能夠在傳力路徑上起到吸能作用。對這些部件進行進一步的能量分布分析， 可以發(fā)現(xiàn)A柱上端的吸能能力較A柱下端要小許多， 從而可以判斷在A柱下端承擔(dān)了大部分車輛正碰時乘員艙部分的吸能任務(wù)。同時通過分析各部件在碰撞時的能量分布， 可以更加明確在正碰過程中承擔(dān)吸能任務(wù)主要部件， 以便于對其進行強化。

　　三、汽車碰撞安全性設(shè)計原則與方法

　　在汽車發(fā)生正面碰撞時， 想要保證汽車的安全性， 首先需要保證汽車結(jié)構(gòu)具有較好的吸能特性。具有良好吸能特性的車身結(jié)構(gòu)可以保證車體的加速度和入侵控制產(chǎn)生良好匹配， 使得汽車在發(fā)生碰撞的過程中更加安全。因此， 汽車正面碰撞的安全設(shè)計一般堅持如下原則： (1) 為了避免乘員收到較大沖擊， 乘員艙的加速度參數(shù)必須控制在較小范圍內(nèi); (2) 保證乘員生存空間盡量大， 提高乘坐人員的安全系數(shù)， 使轉(zhuǎn)向柱后移量盡可能小， 需要將前圍板侵入量數(shù)值設(shè)置盡可能低。

　　四、結(jié)束語

　　本研究對汽車碰撞過程利用仿真模型進行模擬測定， 進而對車輛正面碰撞時傳力路徑及能量分布的進行分析， 最后通過不同材料的敏感度篩選出最適宜的設(shè)計方案， 這樣可以使車身在保證安全性能的前提下完成整體質(zhì)量的輕量化。從方法的有效性和準確性來看， 本文采用的方法有顯著的優(yōu)勢， 可以有效地對當(dāng)前汽車車身設(shè)計提供一定指導(dǎo)， 不僅能夠縮短汽車產(chǎn)品的研發(fā)周期， 還能夠整體提升汽車車身結(jié)構(gòu)碰撞過程中的安全性。

　　參考文獻

　　[1]尹安汽車身結(jié)構(gòu)安全部件材料及其匹配優(yōu)化設(shè)計分析[J].企業(yè)文化(中旬刊)，2016, (4) :250.

　　[2]吳忠來如何優(yōu)化設(shè)計汽車車身結(jié)構(gòu)安全部件材料的探討[J]科技展望， 2016, (9) :54.

　　《淺談汽車碰撞過程分析及安全設(shè)計要點》來源：《中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)》，作者：鄧婕