关于汽车防撞梁的几点探讨

关于汽车防撞梁的几点探讨

陈金龙，石磊

（海马商务汽车有限公司，郑州450016）

【摘要】本文介绍了某款车型开发过程中对前防撞梁结构的改进设计有限元分析过程，阐述了防撞梁在汽车安全结构中的重要作用，并引申讨论了几点防撞梁有关的问题。

【关键词】安全防撞梁

引言

随着我国经济的迅猛发展，汽车的保有量越来越大，

交通压力也随之增大，相对而言，汽车行驶在路上发生

事故可能性也随之增大，这种形势下，汽车厂商以及购

车的消费者对于汽车安全性的要求日益严格。九十年代

汽车消费主要考虑价格、外观、内饰、乘坐舒适性等要

求，目前，人们对于整车安全性的要求已经提高，安全

带、安全气囊、安全头枕、安全（夹层）玻璃、儿童安

全座椅等已经成为大多数汽车的必备配置，与这些被动

的安全装置相比，国外一些先进的主动避免碰撞的系统

也已问世，大众、沃尔沃等公司已经推出了各具特色的

预碰撞安全系统更加先进的安全系统。对一辆车的安全

来说，主动安全和被动安全都必须放到同等重要的位置，

而被动安全性能则和一款车型的车身设计有着密不可分

的关系，一个坚固并且具有有效缓冲能力的车身能大大降低碰撞对车内乘员所带来的伤害，而先进的设计理念、科学的设计结构和合理的用料则决定着车身是否能在关键时刻力挽狂澜，优化汽车最基本的车身结构是最经济实惠的“碰撞安全系统”。

1汽车防撞梁的重要意义

1.1防撞梁的含义

什么是防撞梁？防撞梁是一种用于交通车辆前部及尾部的车辆防撞缓冲防护装置，安装有防护板层和弹性缓冲层并将其交替排列安装，且安装有灯具组合，留有风道。防护板层形状与车辆安装部位相适应，具有一定坚韧度，弹性缓冲层主要由弹性材料组成，形状与防护板层匹配，可做成独立性装置安装在车辆上或在车辆上组装，具有现行车辆保险杠的防护作用并具有缓冲保护作用（见图1）。汽车的防撞梁实际是车身结构的一部分，按位置分主要有三种：位于前保险杠后面的是前防撞梁、车门上的侧面防撞梁（也叫车门防撞杆）、后部防撞梁（图2所示）。我们平常所说的保险杠是由外板、缓冲材料和横梁三部分组成。其中外板和缓冲吸能材料用塑料制成，横梁用冷轧钢板冲压而成Ｕ形槽；外板和缓冲材料附着在横梁上，横梁与车架纵梁连接，这根横梁就是常说的汽车防撞横梁。

图1 汽车防撞横梁与保险杠关系图

图2 汽车防撞横梁结构示意图

1.2防撞梁的重要作用

作为汽车被动安全的第一道屏障，保险杠是吸收和缓和外界冲击力、防护车身前后部的重要安全装置。而对于在日常行驶中多发的追尾事故来说，汽车保险杠则是尤其重要的安全屏障。然而保险杠，只是防撞梁的外皮，是塑料或者轻薄的铁皮做的，实验证明它不经撞，

保险杠

防撞梁

侧防撞梁

是为了美观。真正保护车内成员安全的，是防撞梁。一辆车应该有前后两根防撞钢梁，前面一根，汽车追尾时候起重要缓冲作用，后面一根，在被追尾的时候起重要缓冲作用。而如果没有这些防撞梁，保险杠的“保险”效果就会大打折扣。

前后防撞梁的意义就是车辆第一次承受撞击力的装置，在车身被动安全方面有一个重要理念就是一点受力全身受力。说白了就是汽车车体的某一个位置受到了撞击，如果仅仅让这一部位去承受力的话，那么达到的保护效果会很差。如果在某一点受到撞击力的时候，让整个骨架结构去承受，则可以最大限度的降低一个点所受到的力的强度，特别是前后防撞钢梁在这里就起到很明显的作用。

2某车型开发过程中前防撞梁设计优化分析在某车型开发过程中，针对初期设计方案进行有限元分析，碰撞结果不好，后期对防撞横梁进行结构改进，重新进行有限元分析，依据C-NCAP管理规则，对优化后模型进行50KM正面刚性墙碰撞和64KM的40%偏置碰撞分析，为开发新车型的被动安全性能设计的材料、料厚使用及结构优化结果进行确认。

2.1改进设计及分析过程

2.1.1 有限元模型参数，见表1

表1

单元数1,295,269

节点数1,265,230

焊点数4,064

重心坐标(1208.4,-5.6,387.7)

模型总重22kg

2.1.2 正面碰撞关键部件材料厚度参数，见表2

表2

零件名厚度(mm) 材料

前碰撞横梁外板 1.8 B410LA

前碰撞横梁内板 1.8 B410LA

吸能盒上板(左，右) 1.5 B410LA

吸能盒下板(左，右) 1.5 B410LA

发动机舱边梁内板(左，右) 1.8 B410LA

发动机舱边梁外板(左，右) 1.8 B410LA

第一横梁 1.4 B410LA

第一横梁连接板(左，右) 1.8 B340/590DP

防火墙0.8 BUFD

2.1.3 有限元分析模型，见图3

图3 有限元分析模型简图

2.1.4 碰撞能量曲线分析见图4

图4 碰撞能量曲线

分析结果表明：总能量基本保持守恒，沙漏能占总能量比例很低，计算结果可靠。理论验证此次设计优化中对横梁的改进有助于提高正面碰撞吸能效果。

3关于防撞横梁的几点问题

3.1防撞钢梁并不是越硬越好

防撞梁越硬越好吗？这个问题是要综合考虑的。总体而言，防撞钢梁是为了保证车辆在低速碰撞的时候不至于发生过多的形变，损伤过度。但如果防撞钢梁的结构强度远远超过车体自身强度的话，撞击力量就会直接传递到车身，这样即使防撞钢梁没有明显损坏而车体却已经遭受损伤了

有防撞钢梁肯定会比没有防撞钢梁要好，这是不容争辩的事实。特别是在低速碰撞的事故中，没有防撞钢梁的汽车会受到直接的损伤，破坏车内零部件。所以，防撞钢梁一定要有，同时硬度是要与车身结构设计相匹配，达到低速抗撞击，高速吸能的目的。

3.2防撞梁的有无对安全的影响

防撞梁的存在对安全的影响有多大，要从汽车各个位置防撞梁的具体作用分析：

前防撞梁在正面碰撞时承担的作用很小，大部分碰撞能量被前纵梁吸收并分散到车身的后部结构中，从这个意义上来讲，前防撞梁对车内乘员的安全影响很小；但是在遭受部分重叠的正面碰撞时，前防撞梁可以将撞击侧收到的冲击力传递到非撞击侧的前纵梁上。因此前

吸能盒

发动机舱边梁

前防撞横梁

第一横梁