彭宇玲

(广州科技职业技术大学汽车工程学院，广东 广州 510550)

作者简介：彭宇玲（1981—），女，讲师，硕士，主要研究方向为车辆工程、车辆安全、结构分析，76349108@qq.com.

摘要：为提高汽车碰撞后侧面的安全性，对汽车B柱进行耐撞性能优化及轻量化设计。利用Hypermesh软件划分车辆网格，建立汽车有限元模型。采用LS-DYNA软件分析优化结果，通过B柱加强版进行总成集合化处理，从而实现B柱加强板总成属性转移。采用CAE软件进行仿真实验，确定2k因子对性能造成影响的关键与非关键因素,通过B柱热成型优化设计提高车辆轻量化效果。实验结果表明：应用该方法优化后，车辆B柱轻量化比基础模型升高了15.4%，车辆整体质量减轻了19%以上。通过对汽车侧面碰撞试验B柱进行耐撞性能实验，可知汽车B柱几乎没有发生变形，车厢内假人胸腔未出现损伤。

关键词：侧面碰撞；B柱；耐撞性；轻量化；优化；CAE分析

中图分类号：U461.91   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)05-0092-05

随着经济快速发展，汽车已经成为人们日常生活的主要交通工具。伴随着市场需求与相关法规对汽车碰撞安全性能要求逐年提升，车身质量随之增加。

汽车的侧面位置是整车中最薄弱的部分，其可以分散冲击力的部件极少，一旦发生碰撞，将给乘坐人员生命安全造成极大的威胁。门槛梁总成与A柱、B柱、C柱、前门及后门是轿车侧围的主要部件，其中B柱作为车身侧面主要承力部件，在汽车发生侧面碰撞时，不但要承受巨大的冲击力还需要给车门与车栏等部件提供支撑。同时，影响乘坐人员安全性的关键指标是B柱的入侵速度与入侵量。由此可知，提高侧面碰撞时汽车的安全性，首先要增强B柱的耐撞性。

我国自20世纪80年代开始对汽车侧面碰撞进行研究，研究方向为改进门栏梁厚度、多角度改进B柱的受力结构。本文从提高汽车B柱耐撞性、汽车轻量化设计两个方面对汽车车体进行优化设计，从而提高汽车安全性。

1 建立并验证有限元模型

汽车侧碰动态响应是一个复杂的过程，汽车侧面碰撞有限元模型依据真实实验构建。以国产某轿车为研究对象。

1.1 网格划分

本文采用“面对面”的接触类型构建B柱碰撞有限元模型。模型建立前首先需要划分网格，该过程工作量巨大，需要清理几何模型中较小的圆角与孔，目的是预防网格畸形，保持网络连续性，使几何模型与网格贴合效果良好。因此在划分网格时，将可能发生大变形的区域的单元长度控制在8 mm左右，而最小单元长度控制在4 mm左右。

在构建B柱碰撞有限元模型时，首先要注意几何坐标系方向的选取，并生成ruled曲面，然后再用convert将曲面划分成网格，最终建立的模型包含2 614个节点、2 732个单元。

在完成上述两种有限元模型的网格划分后，采用sweep清扫菜单消除重复的单元元素与几何元素，再利用check检查是否存在畸形反向单元，最后采用renumber重新编号，以保证每个结构的网格划分都是有效的。

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