電動(dòng)汽車(chē)沖擊衰減器的數(shù)字化設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車(chē)沖擊衰減器的數(shù)字化設(shè)計(jì)

由于采用了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，先進(jìn)的加工技術(shù)以及創(chuàng)新型材料的應(yīng)用，汽車(chē)的輕量化設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵技術(shù)。復(fù)合材料在汽車(chē)部件中得到了廣泛應(yīng)用，如玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）應(yīng)用在汽車(chē)頂部、底盤(pán)、車(chē)體外板、車(chē)架配件、電池檢修門(mén)和座椅系統(tǒng)，與金屬材料相比，車(chē)身質(zhì)量減輕了40%～60%，提升了汽車(chē)性能。最近，經(jīng)過(guò)多次數(shù)值和試驗(yàn)研究，CFRP正取代傳統(tǒng)汽車(chē)材料組件而應(yīng)用于汽車(chē)抗碰撞領(lǐng)域。

相對(duì)于一般乘用車(chē)車(chē)身前部結(jié)構(gòu)，電動(dòng)汽車(chē)的前部抗沖擊破壞設(shè)計(jì)可以借鑒方程式賽車(chē)。因?yàn)橐话愠擞密?chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)位于車(chē)身前部，保險(xiǎn)杠以及薄壁梁起到緩沖和維持車(chē)身結(jié)構(gòu)的作用。而電動(dòng)汽車(chē)與方程式賽車(chē)相似，能源動(dòng)力裝置位于后部，因此前部可以采用革新式設(shè)計(jì)。

提出了一種車(chē)身前部采用類似方墩柱沖擊衰減器的幾何結(jié)構(gòu)（圖1），以分析電動(dòng)汽車(chē)的碰撞能量吸收能力。為了獲得較高抗沖擊性的輕量化結(jié)構(gòu)，將應(yīng)用金屬和復(fù)合材料的沖擊衰減器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比。首先，將應(yīng)用金屬材質(zhì)和復(fù)合材質(zhì)的方墩柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)近似模擬，對(duì)總體加載和軸向平均加載沖擊進(jìn)行評(píng)估，之后進(jìn)行適應(yīng)性檢測(cè)，并對(duì)應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)前部的能夠吸收固定沖擊能量的沖擊減振器結(jié)構(gòu)參數(shù)配置進(jìn)行了可行性分析。

為了設(shè)計(jì)薄壁方墩形結(jié)構(gòu)的特定沖擊衰減器，建立了一個(gè)記錄碰撞過(guò)程能量損耗的理論模型。對(duì)金屬材料和復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的碰撞吸收性能進(jìn)行了數(shù)值分析，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。簡(jiǎn)化模型及建模過(guò)程分析結(jié)果表明，復(fù)合材料應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)沖擊衰減器的設(shè)計(jì)，其相對(duì)于金屬材料更能滿足安全需求。

刊名：Composite

Structures（英）

刊期：2014年第115期

作者：Simonetta Boria et al

編譯：李天齊