一种汽车吸能盒的制作方法

本发明涉及汽车吸能盒技术领域，具体为一种汽车吸能盒。

背景技术：

吸能盒在前保险杠的后面，如果发生的是正面碰撞事故时，吸能盒会起到很大的作用，吸收冲击的大量能量，保护驾驶人员的安全。我国汽车生产总量巨多。而这也伴随着交通事故的增加，每年有很多人也因此失去生命，所以安全变得尤为重要，这意味着交通安全成为了公共安全的一部分。汽车事故67％为正面碰撞，28％为侧面碰撞，追尾和翻滚的比率偏低。保险杠里的吸能盒是吸收碰撞事故爆发的能量的主要装置。随着汽车碰撞安全防护、汽车轻量化要求越来越高，进一步提高吸能盒比吸能率、减轻吸能盒重量、增加吸能盒防护层次成为亟待解决的关键问题。

传统吸能盒使用钢、铝合金等材料，密度高、质量大，而且结构一般为单层薄壁圆筒，单位质量的比吸能率很低，而且只能满足中高碰撞速度的防护要求，对于低、中碰撞速度下的碰撞则无能为力，维修和更换成本较高，因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽车吸能盒，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车吸能盒，包括吸能盒主体，所述吸能盒主体的截面为四边形，所述吸能盒主体表面开设有若干个凹槽，所有的所述凹槽均沿吸能盒主体的径向开设，所述吸能盒主体位于各个凹槽处均开设有通孔，所述吸能盒主体的一端设置有第一连接板，所述吸能盒主体的另一端设置有第二连接板，所述第一连接板与吸能盒主体连接处以及第二连接板与吸能盒主体连接处均设置有加强板。

优选的，所述吸能盒主体内部为空心结构，所述吸能盒主体内部为贯穿的通透结构。

优选的，所述通孔的宽度不小于凹槽的宽度。

优选的，所述第一连接板和第二连接板上均开设有若干安装孔，所述第一连接板和第二连接板所开的安装孔与加强板相互错开。

优选的，一种汽车吸能盒的仿真实验方法，包括以下步骤：

步骤一：前处理：用ansa软件删除多余的线和点、抽中面、画网格、模型装配焊接、定义材料属性、接触关系、边界条件；

步骤二：求解器：用dyna进行分析计算；

步骤三：后处理：用meta进行数据采集；

步骤四：优化：用vcs改变截面和形状，进行计算分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明单位质量的比吸能率很高，对于低、中碰撞速度下的碰撞也有很好的应对，维修和更换成本非常低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为截面为六边形结构的吸能盒能量-时间关系曲线图。

图3为截面为六边形结构的吸能盒截面力-时间关系曲线图。

图4为截面为圆形结构的吸能盒能量-时间关系曲线图。

图5为截面为圆形结构的吸能盒截面力-时间关系曲线图。

图中：能盒主体1、凹槽2、通孔3、第一连接板4、第二连接板5、加强板6。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种汽车吸能盒，包括吸能盒主体1，吸能盒主体1的截面为四边形，吸能盒主体1内部为空心结构，吸能盒主体1内部为贯穿的通透结构，吸能盒主体1表面开设有若干个凹槽2，所有的凹槽2均沿吸能盒主体1的径向开设，吸能盒主体1位于各个凹槽2处均开设有通孔3，通孔3的宽度不小于凹槽2的宽度，吸能盒主体1的一端设置有第一连接板4，吸能盒主体1的另一端设置有第二连接板5，第一连接板4与吸能盒主体1连接处以及第二连接板5与吸能盒主体1连接处均设置有加强板6，第一连接板4和第二连接板5上均开设有若干安装孔，第一连接板4和第二连接板5所开的安装孔与加强板6相互错开。

一种汽车吸能盒的仿真实验方法，包括以下步骤：

步骤一：前处理：用ansa软件删除多余的线和点、抽中面、画网格、模型装配焊接、定义材料属性、接触关系、边界条件；

步骤二：求解器：用dyna进行分析计算；

步骤三：后处理：用meta进行数据采集；

步骤四：优化：用vcs改变截面和形状，进行计算分析。

首先拿到一个零件的模型，基础的工作就是简化模型，把零件一些不重要的细节删除，零件中就剩下了主要部分。接下来就可以开始使用软件ansa抽取中面和画网格，做完之后导出d3plot文件，打开和ansa在一个文件夹的路径一样的meta,读取后就输出仿真图像，每一秒的受力情况都会随着时间的变化而变化，受力情况有与截面的关系，内能和时间的关系。在其中要赋予模型材料的配重和属性，增加材料各点处的约束，其中材料有186种。

汽车仿真理论的发展与电脑的不断发展，让汽车仿真实验不断地完善，越来越接近实车，计算的结果更加地准确，仿真实验可以代替实车进行实验。

零件是由cad画出来的，然后用ansa把零件由三维模型转为二维模型，在进行分析时赋予零件的材料属性。这样仿真模型就能很大程度上与实车相符。然后在实验中就可以让仿真模型与实车同时进行实验，通过对得到的数据进行对比，就可以知道仿真模型的准确度。在追求准确性的同时，吸能盒的模型就越复杂，造成文件越大，这种会造成计算设施资源的浪费。在这种情况下，研究者需要寻找一种更加便利的方法来实验，所以汽车仿真模型实验应运而生，采用简化的方法来代替实车进行实验。

简化汽车模型，必须要遵守三个原则：

(1)惯性特性的一致即简化后模型要与实车有相同的质量，质心位置也要一样。

(2)力学拓扑结构的一致即模型中汽车零件的结构不能省去，需要把传导的结构包含进去，这代表了力的传递路线，简化的模型结构必须与汽车原来的结构一样，这样计算力的结果就不会有错误。

(3)刚度特性的一致即简化后的模型要与实车的刚性强度保持一致。

本次试验主要是进行汽车正面低速碰撞，就是研究吸能盒在碰撞中所受力时的变形情况，其他车身部位不受影响。碰撞时，主要是吸能盒、前纵梁和联合法兰的作用，对这三个部件还要进行细化，这样能使部件在之后的分析过程中，得出的结果更加详细。

实验方法：

为了零件分析时的实验做准备，要对零件各部分进行约束。约束123456，分别是对x,y,z轴的移动的限制和对x,y,z轴的转动的限制。

如何更好计算后更加方便地查看分析结果，采用延长碰撞时间的方法，把外界碰撞汽车吸能盒时的速度为5m/s，并且对吸能盒的截面进行约束123456，即截面固定，无法移动或转动。对结构臂进行约束23456即摇臂可以进行x方向上的移动。把研究时的碰撞时间定为100ms，这样实验的数据就可以收集完成。最后把把数据导入dyna里就可以得到结果。在纵梁上加载1.2t。

固定壁的确定就是让保险杠后的吸能盒固定，在软件里向可以移动的手臂施加一个力，使它向固定壁的方向移动，在这过程中，测量固定壁受到的作用力，这就是吸能盒的吸收能量的方式，固定壁吸收能量越多越好，而固定壁要受到vca的检测，作为后面分析对比的实验数据，然后通过对比得出实验的结论。

截面不同形状对吸能盒吸能的影响：

截面六边形与吸能特性的关系，在不改变能量吸收盒的横截面的情况下，将横截面改变为六边形并将横截面改变为六边形而不改变能量吸收盒的横截面，如图2-3所示。截面圆形与吸能特性的关系，使其成圆形而不改变能量吸收盒横截面的周长，如图4-5所示，经过实验对比，四边形内能变化最大，从能量曲线得出四边形吸能效果最好结论，碰撞力对比结果可知四边形峰值力最小，故安全性较高。综上所述，截面形状为四边形的吸能盒吸能效果最好。

开槽对吸能特性的影响，经过试验，吸能盒的截面开槽前后受影响的情况并不是很大，开槽前截面应力时间曲线大于开槽后的截面应力时间曲线；开槽后的内能变化大于开槽前的内能变化。所以汽车吸能盒的截面开槽后的吸能的效果越好。

侧面开孔对吸能盒吸能的影响，吸能盒在碰撞过程中应该尽可能多的吸收能量，阻止能量传入汽车车身中，保护人员和财产，以免造成破坏。吸能盒截面开孔后吸收能量效果更好,碰撞应力变化不明显。由此得出结论:在低速碰撞中,开孔后吸收能量效果更好。

1.在不同截面对吸能盒的影响中，最好的是四边形截面，其吸能效果最好。

2.吸能盒的截面开槽前后受影响的情况并不是很大，开槽前截面应力时间曲线大于开槽后的截面应力时间曲线；开槽后的内能变化大于开槽前的内能变化。所以汽车吸能盒的截面开槽后的吸能的效果越好。

3.在低速碰撞中,开孔后吸收能量效果更好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。