汽车非金属前保险杠抗凹陷刚度仿真分析方法及评价指标
汽车前部保险杠的耐撞性及结构优化方法
由表 3可知 ,方案 1吸收的能量最多 ,比原保险 杠多吸收 01559 kJ的能量 。在保险杠没有与简化车
(1) 在保险杠壁厚参数的调整中 ,随着壁厚的 增加 ,保险杠的安全距离增大 ,且壁厚为 115mm 的 保险杠单位质量吸收的能量最多 。
(2) 在保险杠横梁中部两弧半径的调整中 ,当 弧半径增大时 ,保险杠的安全距离增大 ,且弧半径在 一定范围内增大 ,保险杠吸收的能量增加 ,一旦超出 这个范围 ,吸收的能量反而减少 ;当弧半径减小时 , 保险杠的安全距离减小 ,同时其吸收的能量也随之 减少 。
径分别增大 40mm。两弧半径的示意图如图 3所示 。 对两方案进行仿真后 ,得出了两方案保险杠后
端节点 14 547的位移 2时间曲线 ,见图 4。从图中可 以看出 ,方案 1与方案 2 在仿真中的最大位移量分
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[ 3 ] 刘地 ,李幼德 ,赵航 ,等. 行人头部伤害与头部碰撞试验方法的 相关性分析 [ J ]. 公路交通科技 , 2004, 21 (1) : 98 - 105.
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[ 3 ] 黄世霖 ,张金换 ,王晓东. 汽车碰撞与安全 [M ]. 北京 :清华大学 出版社 , 2000.
[ 4 ] 白金泽. LS2DYNA 3D 理论基础与实例分析 [M ]. 北京 :科学出 版社 , 2005.
(上接第 978页 ) 线形状及时间非常敏感 ,故推荐以加速度值来判断 结构的强弱 。
乘用车前保险杠系统耐撞性分析与优化
乘用车前保险杠系统耐撞性分析与优化程豹;李春书;杨帅【摘要】Crashworthiness of a car front bumper system was simulated and analyzed with FEM for three conditions, i.e. pedestrian protection Flex-PLI, RCAR low-speed crash, high-speed offset crash. The results showed that the car 's front bumper system could meet the safety requirements. With the main structural parameters of front bumper system as variables for orthogonal experiment design, we used comprehensive analysis to optimize and match the structure of the front bumper system. Based onthe structure optimization, we used response surface and multi-objective genetic algorithm method to further optimize the safety performance and quality of the front bumper system with the thickness of front bumper system components as variables, its overall crashworthiness was improved.%针对行人保护柔性腿型(Flex-PLI)、RCAR低速碰撞、高速偏置碰撞3种工况,采用有限元建模方法,对某车型前保险杠系统进行耐撞性仿真分析,分析表明该车前保险杠系统不能满足碰撞安全性要求.以前保险杠系统主要结构参数为变量进行正交试验设计,利用综合分析法对前保险杠结构进行优化匹配.在结构优化的基础上,以厚度为变量利用响应面和多目标遗传算法对前保险杠系统的安全性能和质量进行了进一步优化,其整体耐撞性能得到提升.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】5页(P58-62)【关键词】前保险杠系统;ODB;RCAR;柔性腿;耐撞性【作者】程豹;李春书;杨帅【作者单位】中国汽车技术研究中心,天津 300300;河北工业大学,天津 300131;河北工业大学,天津 300131;中国汽车技术研究中心,天津 300300【正文语种】中文【中图分类】U463.82随着汽车安全技术的不断发展，国内外对行人保护和低速碰撞的研究不断加强。
车身外板件抗凹性能主观评价方法研究
车身外板件抗凹性能主观评价方法研究刘俊红;张雷;胡高宁【摘要】根据车身外板件抗凹性能主观感受特点,确定抗凹性能主观评价指标、评分方法,并将主观评价得分与客观分析结果进行对比.结果表明:抗凹性能主观评价与客观评价一致性较好.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)008【总页数】3页(P68-70)【关键词】外板件;抗凹性能;主观评价【作者】刘俊红;张雷;胡高宁【作者单位】安徽江淮汽车技术中心,安徽合肥230601;安徽江淮汽车技术中心,安徽合肥230601;安徽江淮汽车技术中心,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U463.8车身外板件抗凹性能是指在外部载荷作用下，车身覆盖件抵抗凹陷挠曲及局部凹痕变形、保持形状的能力[1]。
抗凹性能是汽车所有性能中不可忽略的一项，它不仅关系到外板件本身的使用性能，也直接影响消费者对整车的主观感受。
目前，各主机厂对整车性能测评主要有客观评价和主观评价两种方法。
其中，主观评价大多被应用在汽车操纵稳定性、噪声、平顺性、汽车车内热环境、制动及转向性能、换挡舒适性、LED车灯开发等方面的研究中，鲜有主机厂商对汽车外板件抗凹性能进行主观评价[2]。
而消费者在购买汽车时，一般通过按压车身外板件来评价车辆是否皮实。
通过调查发现，部分用户对外板件抗凹性能的主观感受与前期客观试验结果并不匹配，即客观试验达到外板件抗凹性能目标要求，但用户对其主观感受较差。
作者将主要从车身外板件抗凹性能评价指标的确定、评分方法的确立以及主观评价与客观测量的一致性研究等几个方面，对车身外板件抗凹性能的主观评价方法进行研究。
(1)主观评价概念主观评价指的是在对某项领域进行评价过程中，通过人的直接感官从客体获取有效信息，再由大脑对客体进行相关判断的行为。
在汽车开发过程中，主观评价主要是指专业评价人员在评价过程中，通过对评价车辆的观察、操作感受、相关试验等，依靠个人的感觉对车辆相关性能进行评价，并且将评价进行量化后得到评分及评定的过程[3]。
汽车保险杠碰撞仿真分析
汽车保险杠碰撞仿真分析本文研究汽车保险杠碰撞仿真分析。
一、导入汽车保险杠有限元模型1）选择【文件】→【导入】→【草图】命令,出现【导入部件】对话框，选择汽车保险杠IGS零件,从IGES文件创建部件,如图1 ，完成汽车保险杠有限元模型导入，如图2 。
图1 导入汽车保险杠有限元模型图2 汽车保险杠有限元模型二、部件装配1）选择【模块：装配】→【Create:Instance】命令，出现【创建实例】对话框。
2）在【创建实例从】栏中选择【部件】，然后同时选择【bao_xian_gang】，其他条件默认不变,如图3，模型装配完成，如图4。
图3 创建实例图4 模型装配完成二、属性定义1）选择【模块：属性】→【创建材料】命令,出现【编辑材料】对话框.2）在【名称】栏中输入：Steel ，选择【通用】→【密度】→质量密度：8700 ，再选择【力学】→【弹性（E)】→【弹性】→弹性模量：200000和泊松比:0.3 ，其他值保持默认不变,点击【确定】，如图5 。
3）选择【创建截面】命令，出现【创建截面】对话框。
4）在【名称】栏中:Scetion-1，材料：Steel ,点击【确定】，如图6 .5）选择【指派截面】命令，选择要指派的截面区域，点选整个bao_xian_gang 模型，点击【完成】，出现【编辑截面指派】对话框如图7 ，保持默认值不变，点击【确定】，当bao_xian_gang 模型变为绿色，代表材料属性赋予完成,如图8 。
图5 编辑材料对话框图6 编辑截面图7 编辑截面指派图8 材料属性赋予完成三、分析步设置1）选择【模块：分析步】→【创建分析步】命令,出现【创建分析步】对话框。
2）在【名称】栏中保持默认Step—1 ,然后【initial】→【通用】→【静力，通用】，点击【继续】，如图9 ,出现【编辑分析步】对话框,选择【几何非线性】:开,其他保持默认值不变,点击【确定】,如图10。
3）选择【模块：分析步】→【创建分析步】命令,出现【创建分析步】对话框，在【名称】栏中输入:Step—1，然后【initial】→【通用】→【静力,通用】，点击【继续】，出现【编辑分析步】对话框，选择【几何非线性】：开，其他保持默认值不变，点击【确定】。
汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析
汽车前保险杠碰撞过程动力学仿真与分析涂文兵;何海斌;刘乐平;罗丫【摘要】The front bumper is the main energy-absorbing component inthe frontal impact, which, to a large ex-tent, determines the crashworthiness and safety of a vehicle. Based on the large deformation and nonlinear con-tact of front bumper in the process of vehicle collision, the finite element model of front bumper (including bumper, energy-absorbing box and longitudinal beam) colliding with the rigid wall were established. The piece-wise linear plastic material constitutive model and explicit dynamic finite element method were adopted to dy-namically simulate the process of collision and the deformation, energy changes and impact force curve of bumper, energy-absorbing box and longitudinal beam were obtained. The simulation results are in good agree-ment with the experimental results, which verifies the correctness of the finite element model. The research re-sults show that the inducing structure of slot type is easier to induce the fold deformation of longitudinal beamthan that of the inducing structure of box type, and the impact force curve fluctuates with the fold deformation of longitudinal beam.%前保险杠是汽车正碰主要吸能部件,在很大程度上决定了汽车的耐撞性与安全性.针对汽车碰撞过程中前保险杠的大变形和非线性接触问题,建立了某款国产轿车前保险杠(包括:保险杠、吸能盒和纵梁)与刚性墙碰撞有限元模型.采用分段线性塑性材料本构模型和显式动力学有限元法对其碰撞过程进行动态仿真,获得了保险杠、吸能盒和纵梁的变形情况、能量变化情况以及碰撞力曲线.仿真结果与实验结果吻合良好,从而验证了有限元模型正确性.结果表明,槽型诱导结构比盒型诱导结构更容易诱导纵梁产生褶皱变形,且碰撞力曲线随纵梁的褶皱变形产生波动.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2018(035)001【总页数】7页(P75-81)【关键词】前保险杠;有限元模型;耐撞性;显示动力学【作者】涂文兵;何海斌;刘乐平;罗丫【作者单位】华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013;华东交通大学机电与车辆工程学院,江西南昌330013【正文语种】中文【中图分类】U463.55正碰是汽车碰撞的主要形式，所占比例高达66.9%[1]。
轿车车身外覆盖件表面抗凹陷特性分析
轿车车身外覆盖件表面抗凹陷特性分析Car Body Panel Denting Resistance Analysis顾镭徐有忠高新华王灿军(奇瑞汽车有限公司乘用车工程研究院)摘要: 轿车车身外覆盖件表面刚性必须满足客户的使用要求。
本文首先简要概述了国外有关研究成果；接着简单说明了表面缺陷与油罐效应的概念；然后以某轿车的发动机罩为例，阐述了应用LS-DYNA的显式求解器进行表面抗凹陷特性分析的过程；最后，将这种方法与隐式算法得到的计算结果进行简单对比。
事实表明，采用该方法可有效分析轿车车身外覆盖件的表面抗凹陷特性。
关键词:抗凹陷分析轿车车身覆盖件油罐效应LS-DYNAAbstract: It is sure that Car body panel structure stiffness should be satisfied to customer usage requirement. This paper includes four phase. First, summary of research works in oversea. Secondly, introduce simply concepts of surface defect and oil canning. Thirdly, describes the process of utilizing LS-DYNA explicit solver to one car hood denting resistance analysis case. Finally, the results of this method and implicit arithmetic are compared. It is indicated in fact that this method is feasible and efficient to evaluate panel denting resistance.Key words: denting resistance analysis, car body, panel, oil canning, LS-DYNA1 概述轿车车身外表面的质量（光顺性与抗压能力）一直以来都是许多用户选购新车的重要的参考指标。
汽车覆盖件局部凹痕抗力和抗凹刚度的影响因素研究
CR180BH 烘烤前后 P0.1 和 P0.5 的对比。
600 500 400
Force (N)
300 200 100
0 0.0
170P1 170P1-BAKE CR180BH CR180BH-BAKE
43
0.23 2.05 0.7
-
180BH 208 339
37.5
0.21 2.10 0.7
45
Stress (MPa) Force (N)
400
350
300
250
200
150
DC04 170P1
100
CR180BH
50
0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45
抗凹刚度是试件抵抗凹陷挠曲的弹性变形能
力。以载荷位移曲线的斜率表示。有图可见，烘烤 硬化钢CR180BH的抗凹刚度最大，DC04的抗凹刚度 最小，因为在该点发生塑性变形所需的屈服力与三 者的屈服强度大小相对应。 2.2 成形条件的影响
图 6 和图 7 分别为不同压边力下以 CR180BH 冲 压成形的翼子板在 C 点的载荷-凹痕深度曲线及抗凹 刚度（该零件未经烘烤处理）。
600
500
F (N)
400
300
A点
B点
200
C点
100
0
0.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
Dent depth (mm)
图 9 170P1 在三个不同位置的载荷-凹痕深度曲线
汽车保险杠设计与仿真分析
NO.5 仿真分析
定义分析
分析要素
约束：侧面
载荷:3500N
NO.5 仿真分析 变 形 图
NO.5 仿真分析
云 纹 图
NO.5 仿真分析
分析结果研究
由分析结果云纹图及动态图显示可知，当汽车在遇到一些较大受力的碰 撞时，汽车保险杠会发生比较大的变形，产生一定的位移。但是，保险杠 的受力变形不会对汽车其他部件产生较大破坏，影响汽车的正常工作和使 用，而且也不会对乘车人员的生命安全造成任何威胁。
NO.4 保险杠的设计
NO.5 仿真分析
仿真分析的优越性
1.费用低廉。计算机模拟仿真不需要搭建真实的实体实验室，用电脑设备代替了 复杂的机械设备，不仅方便，而且快速而有效。.
2.周期较短。计算机仿真软件的有效应用，使得产品在设计初期阶段就可预测其 品质和性能。避免时间浪费，在每一阶段及时发现问题并解决问题。因此缩短了产品 开发周期。
NO.1 保险杠的功能
汽车保险杠
装饰功能 保护功能 其他功能
NO.2 保险杠材料及形式的选择
材料的选择
特征 材料 重量 成本 寿命 可靠性
装饰性
塑料保险杠
金属保险杠
大多数使用PP（聚 主要使用合金金属材 丙烯），机械性能 良好
一般比较轻
重量较大
成本较低
成本较低
寿命较长
寿命长
材料表面刚度和抗 强度较高，耐腐蚀， 划性较好，可靠性 表面刚度较好 稳定
事实证明在正常行驶的条件下，PP（聚丙烯）是适合设计开发和生产 制造汽车保险杠的。保险杠在发生碰撞时，吸收了部分的能量，保证汽车 能够正常的行驶在道路上。
请老师批评指正
孔
保险杠上各种形状的孔，应尽可能 开设在不减弱制品机械强度的部位， 其形状也应力求不使模具制造工艺复 杂化。相邻两孔之间和孔与边缘之间 的距离，通常都与孔径相等。
基于试验与仿真的汽车顶盖抗凹性能分析
基于试验与仿真的汽车顶盖抗凹性能分析作者：韦超忠和丽梅刘洋袁代敏李颖慧来源：《企业科技与发展》2021年第07期【关键词】汽车顶盖;抗凹性能;油罐;抗凹试验;数值仿真【中图分类号】U463.83 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）07-0040-040 引言汽车覆盖件在外力作用下抵抗变形的能力称为抗凹性能[1]。
申秋燕等人[2]基于薄壁理论对汽车顶盖的抗凹性能进行优化，并利用有限元仿真分析手段验证了优化结果。
韦东明等人[3]则系统地分析了顶盖弧度、加强筋、钣金件厚度及横梁间距对汽车顶盖抗凹性能的影响，并提出提高顶盖抗凹性能的方法。
刘瑜等人[1]基于国标和企标的典型评价准则提出了适用于仿真分析的汽车顶盖抗凹性能分析方法，为顶盖抗凹性能分析提供参考。
肖志等人[4]利用Abques 对碳纤维汽车顶盖的抗凹性能进行分析，结果表明顶盖抗凹性能满足设计要求。
武蕾等人[5]建立了钢板抗凹力学性能模型，并基于数值仿真分析方法分析了汽车覆盖件的抗凹性能。
油罐效应是衡量车身覆盖件动态抗凹性能的一项关键指标，预测油罐效应对于车身覆盖件的抗凹性能设计具有重要意义[1]。
上述研究主要基于试验与仿真手段研究车身覆盖件的抗凹性能，未能通过数值仿真分析手段对汽车顶盖油罐效应进行预测仿真分析。
本文通过正交试验设计法，识别影响顶盖抗凹性能的关键因素。
利用数值仿真分析手段分析汽车顶盖抗凹性能，能够在汽车顶盖的前期概念设计阶段较为准确地预测出油罐效应，对汽车顶盖抗凹性能设计具有重要参考意义。
1 抗凹性能评价指标抗凹性能指标主要分为静态性能指标和动态性能指标。
静态性能指标指的是覆盖件的初始刚度，衡量覆盖件初始抵抗变形的能力。
载荷位移曲线上可用曲线初始斜率表示（如图1所示）。
动态性能指标衡量的是覆盖件在外力作用下抵抗失稳的能力。
载荷位移曲线上表现为“大通过”或“急转现象”，即在很小的作用力下，出现大位移或者作用力急剧下降。
车顶覆盖件抗凹和抗雪压性能分析与评价
车顶覆盖件抗凹和抗雪压性能分析与评价刘瑜;刘子建【摘要】In this paper, a finite element numerical simulation is conducted to study the dent and snow pressure resistance performances of vehicle roof panel. Firstly a finite element model for roof panel structure is estab-lished,the load cases and boundary conditions are determined,and a finite element analysis is performed to analyze the dent and snow pressure resistances of vehicle roof panel. Then based on the combination of SAE standard FM-VSS216 "roof crush resistance testing", national standard GB26134—2010 "roof crush resistance of passenger cars", and related enterprise's standards, an evaluation method of the dent and snow pressure resistance perform-ances of vehicle roof panel suitable for CAE analysis is proposed. Finally the rationality of the method proposed is verified by the analysis on a specific vehicle roof panel, providing references for the crush resistance design of vehi-cle roof panel.%本文中运用有限元数值模拟研究了车身顶盖的抗凹性能和抗雪压性能.首先建立了车身顶盖结构有限元模型,确定了载荷工况和边界条件,进行了车身顶盖覆盖件抗凹性和抗雪压性分析.接着将FMVSS216压溃试验标准、GB26134—2010抗压强度标准和企业使用的典型评价准则相结合,提出了适用于CAE分析的车身顶盖抗凹性能和抗雪压性能评价方法,最后通过某一车身顶盖的分析验证了所提出方法的合理性,为车身顶盖抗凹性设计提供了参考.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2017(039)011【总页数】5页(P1305-1309)【关键词】车身顶盖;抗凹性;抗雪压性;数值模拟【作者】刘瑜;刘子建【作者单位】湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082;湖南大学,汽车车身先进设计制造国家重点实验室,长沙 410082【正文语种】中文在汽车制造领域，覆盖件在外部载荷的作用下，抵抗凹陷扭曲与局部凹痕变形和保持形状不变的能力称为抗凹性。
某商用车前保险杠模态分析及结构改进
某商用车前保险杠模态分析及结构改进洪金涛陈桂均（南京依维柯汽车有限公司）摘要针对某商用车前保险杠前期设计数模进行模态分析，找到结构设计中的缺陷及与设定目标值的差距，并制定不同方向的改进措施。
通过实施不同改进措施的模态分析，找到各个措施对模态改进的贡献，最终使前保险杠前三阶固有频率达到目标值。
关键词：商用车前保险杠模态分析1 前言随着 CAE 技术在汽车开发中的广泛应用，模态分析在前保险杠前期开发中对结构设计及优化发挥重要的作用。
欠佳的前保险杠设计，使得零部件的固有频率过低，接近路面及发动机等主要振动源的激励频率，往往导致前保险杠振动过大，零部件过早开裂及结构损坏，缩短产品寿命周期，增加更换频次，从而引起客户抱怨及影响产品的竞争力。
越早发现前保险杠的设计不足，越利于节约开发时间及成本。
在试制部件、试制样车等实物没有出来前，运用 CAE 仿真对前保险杠进行模态分析是发现设计不足的有效方法之一。
2 模态分析理论模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用【1】。
对于一个多个自由度系统，模态分析是对结构的动态特性运用数值方法进行解析分析，考察其结构的固有频率、阻尼比和振型等模态参数。
模态分析的核心内容是确定描述结构系统动态特性的参数【2】。
其解的特征值表示为系统的固有频率，对应的特征向量表示为相应的固有振型。
对于具有多个自由度系统的振动微分方程为【3】：m··x+c·x+k x=f(t)（1）式中m———质量矩阵··x———位移向量对时间的二阶导数C———阻尼矩阵K———刚度矩阵X———位移矩阵(t)———外部加载力向量t———时间考虑实际阻尼小，对固有频率和振型影响可忽略，即 c=0；另没有外部加载力，即 f(t)=0，（1）式可简化为：m·x·+k x=0（2）假设其解为简谐函数形式：x=asinωt （3）式中a———特征向量或振型ω———系统固有频率把（3）式代入（2）整理后得特征方程为：(k-mω2)a=0 （4）（4）式有非零解条件为矩阵行列式为0，即：|k-mω2|=0 （5）通过对（5）式求解，可以解得不同的特征值及对应的特征向量，亦表示在各阶矢量下，对应的各阶的固有频率，以及各阶固有振型。