一种汽车吸能盒设计方法及汽车设计方法

一种汽车吸能盒设计方法及汽车设计方法
【专利摘要】为解决现有技术中汽车吸能盒设计方法相对繁琐复杂，吸能盒设计缺陷难以消除的技术问题。本发明提供了一种汽车吸能盒设计方法，包括步骤：预设目标吸能盒的长度及压溃率，计算获得吸能盒的压溃距离；获得吸能盒碰撞吸收的理论能量；将吸能盒碰撞吸收的理论能量除以其压溃距离得到吸能盒的理论平均压溃力；根据平均压溃力公式，计算出各种备选规格的吸能盒的实际平均压溃力；根据吸能盒实际平均压溃力大于等于吸能盒的理论平均压溃力的原则，从备选规格中选取合适规格设计出目标吸能盒。本发明设计方法相比现有的按照经验设计更为科学，设计出的吸能盒缺陷更少，更易于后续的仿真优化改进，使设计方法简化，缩短了设计时间，并降低了设计成本。
【专利说明】一种汽车吸能盒设计方法及汽车设计方法【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车吸能盒设计领域，尤其指汽车低速碰撞吸能盒设计方法。
【背景技术】
[0002]汽车的低速碰撞对汽车自身的损害是汽车保险理赔的重要原因之一。当前汽车保险维修研究协会(RCAR)设定了 “15km/h的碰撞速度、10°的碰撞角度以及40%偏置(offset)的刚性壁障碰撞”工况(以下简称:RCAR15工况)以界定汽车低速碰撞性能，具体请参阅 RCAR 规范《The Procedure for Conducting a Low Speed 15km/h OffsetInsurance Crash Test to Determine the Damageability and Repairability FeaturesOf Motor Vehicles》。在该工况下，前吸能盒以后(或后吸能盒以前)的车身结构(一般考察纵梁)不变形，则可评价为较好的低速碰撞性能；反之，为不合格的低速碰撞性能。当前国内外汽车保险业业内多以该性能的优劣作为评估汽车投保额度的参考因素之一。
[0003]当前汽车业内设计低速碰撞安全性能的吸能盒的主流方法可概括为“经验设计-优化分析”。该方法体系的步骤可简述为:完成汽车底盘总布置以后，根据对标车经验及设计需求，给定吸能盒的各项设计参数，所谓的设计参数如图1所示，包括吸能盒的长度、横截面长度、横截面宽度、横截面的壁厚、及材料等；然后工程师对吸能盒做仿真优化改进，所谓的仿真优化改进包括物理碰撞试验及仿真分析等，若吸能盒未能达到设计目标，则返回重新设计合理的吸能盒，重新进行仿真优化改进等，直至满足RCAR15工况要求。
[0004]由于传统的吸能盒设计方法只是根据对标车的设计经验及设计需求，因此初步设计出来的吸能盒常常达不到目标，导致后续不得不多次的进行仿真优化改进，其设计方相对法繁琐复杂，加大了设计成本，延长了设计期限，且常常在后续的仿真优化改进中，容易受到前期底盘总布置的约束，导致吸能盒的设计缺陷难以消除。

【发明内容】

[0005]为解决现有技术中汽车吸能盒设计方法相对繁琐复杂，吸能盒设计缺陷难以消除的技术问题。本发明提供了一种汽车吸能盒设计方法，包括如下步骤:
[0006]预设目标吸能盒的长度及压溃率，计算获得吸能盒的压溃距离；
[0007]获得吸能盒碰撞吸收的理论能量；
[0008]将吸能盒碰撞吸收的理论能量除以其压溃距离得到吸能盒的理论平均压溃力；
[0009]根据平均压溃力公式，计算出各种备选规格的吸能盒的的实际平均压溃力；
[0010]根据吸能盒实际平均压溃力大于等于吸能盒的理论平均压溃力的原则，从备选规格中选取合适规格设计出目标吸能盒。
[0011]优选地，吸能盒碰撞吸收的理论能量通过如下方法获得:设定汽车碰撞中整车虚
拟的初始碰撞速度及虚拟的整车质量，根据公`式E=Imi?2计算得到整车碰撞能量；根据吸



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能盒的吸收能量占整车碰撞能量的吸能比例，计算获得吸能盒碰撞吸收的理论能量。
[0012]优选地，吸能比例采用RCAR15碰撞工况下的吸能比例，其中RCAR15碰撞工况为15km/h的碰撞速度、10°的碰撞角度以及40%偏置的刚性壁障碰撞。
[0013]优选地，吸能比例通过设计人员的经验设计获得。
[0014]优选地，吸能比例为45%~50%。
[0015]优选地，吸能盒薄壁管梁结构，采用下述公式计算吸能盒的实际平均压溃力:
[0016]
【权利要求】
1.一种汽车吸能盒设计方法，包括如下步骤:预设目标吸能盒的长度及压溃率，计算获得吸能盒的压溃距离；获得吸能盒碰撞吸收的理论能量；将吸能盒碰撞吸收的理论能量除以其压溃距离得到吸能盒的理论平均压溃力；计算出各种备选规格的吸能盒的的实际平均压溃力；根据吸能盒实际平均压溃力大于等于吸能盒的理论平均压溃力的原则，从备选规格中选取合适规格设计出目标吸能盒。
2.根据权利要求1所述的汽车吸能盒设计方法，其特征在于:所述吸能盒碰撞吸收的理论能量通过如下方法获得:设定汽车碰撞中整车虚拟的初始碰撞速度及虚拟的整车质量，根据公式E=.mi;2计算得到整车碰撞能量；根据吸能盒的吸收能量占整车碰撞能量的
2吸能比例，计算获得吸能盒碰撞吸收的理论能量。
3.根据权利要求2所述的汽车吸能盒设计方法，其特征在于:所述吸能比例采用RCAR15碰撞工况下的吸能比 例，其中RCAR15碰撞工况为15km/h的碰撞速度、10°的碰撞角度以及40%偏置的刚性壁障碰撞。
4.根据权利要求2所述的汽车吸能盒设计方法，其特征在于:所述吸能比例为45%~50%。
5.根据权利要求1所述的汽车吸能盒设计方法，其特征在于:所述吸能盒为矩形薄壁管梁结构，采用下述公式计算吸能盒的实际平均压溃力:
^i IF? = 6.46(i/ +h)4 /4 ((Tr +)

*(C*


€fF3;为实际平均压溃力，d为薄壁矩形管梁的横截面长度，b为薄壁矩形管梁的横截面宽度，t为薄壁矩形管梁的壁厚，σ y为钣材屈服应力，σ ( ε )为材料的单向拉伸应力-应变曲线函数，ε是材料应变，ef为材料的延伸率。
6.根据权利要求1所述的汽车吸能盒设计方法，其特征在于:所述规格指吸能盒各横截面设计参数的组合。
7.根据权利要求6所述的汽车吸能盒设计方法，其特征在于:所述设计参数包括横截面尺寸及材料，所述横截面尺寸包括横截面长度、横截面宽度及横截面壁厚。
8.根据权利要求1所述的汽车吸能盒设计方法，其特征在于:还包括后续的仿真优化改进步骤。
9.一种汽车设计方法，其特征在于:所述汽车设计方法包括权利要求1-9中任意一项所述的汽车吸能盒设计方法。
10.根据权利要求9所述的汽车设计方法，其特征在于:汽车吸能盒设计在底盘总布置和造型设计的同时或之前进行。
【文档编号】B60R19/18GK103577618SQ201210269509
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】杨蔓, 王玉超, 岳鹏, 饶建鹏, 唐烨 申请人:广州汽车集团股份有限公司