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電動汽車對撞交通事故中，過大的以此類推速率最大值或電動汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)形變被壓迫是導致傷亡的主要其原因，電動汽車繁雜的對撞操作過程與對撞速率均會對電動汽車安全可靠導致非常大負面影響，因而，電動汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全可靠結(jié)構(gòu)設(shè)計與對撞速率對電動汽車操控性的負面影響親密關(guān)系科學研究具備關(guān)鍵象征意義。資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料具備鋁制、吸潛能強的卓越優(yōu)點，被指出是一類最有前程的電動汽車高操控性金屬材料，結(jié)構(gòu)設(shè)計科學合理的資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)既能達至減少對撞角速率的效用，又能滿足用戶電動汽車高操控性結(jié)構(gòu)設(shè)計明確要求。

徐公平透過在車窗鋼梁梁中采用資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料的方式，起著提升吸熱量和抗彎強度的促進作用。馬聰承等選用結(jié)構(gòu)設(shè)計科學合理的資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域到電動汽車窗檻橫梁中，達至了減少底盤角速率的目地。VINICIUs 等深入探討了資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料在靜止有效載荷商業(yè)模式下的徑向卷曲內(nèi)部結(jié)構(gòu)稀釋壓制熱量的情形，和毛細管間的交互促進作用親密關(guān)系等，結(jié)果顯示，在電動汽車、大巴和其他交通工具中，資產(chǎn)泡沫和毛細管在熱量稀釋和有效載荷傳達優(yōu)點下，其交互促進作用有間接的負面影響親密關(guān)系。TENG等為的是減少過往行人頸部危害，在電動汽車引擎罩中結(jié)構(gòu)設(shè)計了鋁合金進一步增強資產(chǎn)泡沫和鋁加強鋁制金屬材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)，起著了較好的稀釋對撞能的促進作用，進而達至為保護過往行人的目地。蘭鳳崇等在改善翻轉(zhuǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性操作過程中采用了資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料，獲得了較好的內(nèi)部結(jié)構(gòu)操控性。于英華等結(jié)構(gòu)設(shè)計了資產(chǎn)泡沫鋁層合內(nèi)部結(jié)構(gòu)式電動汽車引擎罩板，有效地提升了引擎的靜態(tài)優(yōu)點和過往行人對撞安全可靠性。MA Congcheng 等分析了資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)對電動汽車前縱梁和準入門檻橫梁的操控性改善優(yōu)點。激光切割機鋁橫梁

國內(nèi)外文獻對資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料在電動汽車上的應(yīng)用領(lǐng)域進行了探索，對資產(chǎn)泡沫鋁內(nèi)部結(jié)構(gòu)充填局部開展了科學研究，但關(guān)于資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同對撞速率工況下，對電動汽車安全可靠操控性的負面影響親密關(guān)系等科學研究的文獻并不多見，本課題將對此進行深入科學研究，旨在推動資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料在電動汽車上的應(yīng)用領(lǐng)域。

激光切割機鋁橫梁

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1  資產(chǎn)泡沫鋁操控性科學研究

資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料在靜壓試驗中表現(xiàn)出低水平應(yīng)力、較長平臺期優(yōu)點，資產(chǎn)泡沫鋁平臺應(yīng)力由資產(chǎn)泡沫胞元的失效機制決定，透過金屬材料的彈性屈曲、塑性破損或斷裂等A43EI235E狀態(tài)來呈現(xiàn)。閉孔資產(chǎn)泡沫鋁胞元的封閉孔中存在初始空氣壓力P0，在壓縮操作過程中P0 抬高了資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料的平臺應(yīng)力，外加應(yīng)力必須克服初始空氣壓力P0，進而達至資產(chǎn)泡沫鋁胞壁屈曲條件，從理論上分析，此時所需的外加應(yīng)力可表示為：

在電動汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要考慮資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料的限制最大值應(yīng)力或平臺應(yīng)力，較低的應(yīng)力值更容易滿足用戶電動汽車吸能內(nèi)部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計明確要求。氣體從資產(chǎn)泡沫鋁孔洞逸出時形成氣壓包，氣體的逸出速率受試驗壓制速率的負面影響，因而壓縮速率是負面影響資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料應(yīng)變率效應(yīng)的關(guān)鍵因素之一。在低應(yīng)變率100 ～102 s-1壓縮試驗中，低孔隙率的閉孔資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料的力學操控性基本上不受應(yīng)變率負面影響。試驗結(jié)果顯示，在102 ～104 s-1 應(yīng)變率和104 ～106 s-1 應(yīng)變率的試驗中，低孔隙率（約50%～70%）的資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料在壓縮試驗中，其壓縮操控性明顯受到應(yīng)變率負面影響。但對于高孔隙率（大于70%）的資產(chǎn)泡沫鋁金屬材料在試驗中表現(xiàn)出基本不受應(yīng)變率負面影響的優(yōu)點。激光切割機鋁橫梁

2  內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計

對sUV 目標車的有限元模型進行側(cè)面對撞分析，并與實車對撞試驗進行比對驗證，對撞試驗80 ms 時和對撞結(jié)束后底盤形變?nèi)鐖D1 所示。側(cè)碰發(fā)生時主要的承力和形變內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括車窗內(nèi)部結(jié)構(gòu)件、B 柱、準入門檻橫梁，地板第一橫梁和第二橫梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)件等，這些內(nèi)部結(jié)構(gòu)稀釋了側(cè)碰中產(chǎn)生的大部分對撞能。在對撞試驗中，準入門檻橫梁為主要承力內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，其形變嚴重，在對撞發(fā)生0.04 s 時y 向最大形變量達至174.0 mm，準入門檻橫梁中部向主駕駛位置侵入。由于準入門檻橫梁過早出現(xiàn)彎曲，導致底部車架傳達熱量無法發(fā)揮效能，因而有必要進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改善準入門檻橫梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳達熱量的潛能。激光切割機鋁橫梁

圖1 有限元模型對撞仿真分析與實車對撞試驗對比

以側(cè)碰中主要承力內(nèi)部結(jié)構(gòu)件準入門檻橫梁為主要優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計目標，根據(jù)仿真計算結(jié)果進行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，對加強板4 和8 作刪減處理，其他部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)厚度進行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)具備較強的稀釋對撞能的潛能，在準入門檻橫梁中分散布置資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)，既能增加內(nèi)部結(jié)構(gòu)剛度又能稀釋更多對撞能。將資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)安裝到準入門檻橫梁中，準入門檻橫梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)與位置如圖2 所示。資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)由厚度為1.0 mm 的薄壁鋁管和密度為0.30 g/cm3 的資產(chǎn)泡沫鋁組合而成，單件A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量為127.7 g，資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)以粘結(jié)方式連接到準入門檻橫梁中。對準入門檻橫梁部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行厚度優(yōu)化和內(nèi)部結(jié)構(gòu)刪減，最終優(yōu)化方案共減重761.2 g，以下優(yōu)化方案車型稱為吸能式底盤。

圖2 準入門檻橫梁充填資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

3  有限元模型仿真計算

對原車和吸能式底盤分別進行有限元仿真計算，以3 種不同速率進行對撞分析，科學研究內(nèi)部結(jié)構(gòu)侵入量和最大角速率最大值形變規(guī)律，以準入門檻橫梁相對座椅中點的侵入量變化和座椅中點角速率最大值為指標進行對比。激光切割機鋁橫梁

3.1 20 km/h 速率對撞結(jié)果分析

分別對原車和吸能式底盤進行20 km/h 速率對撞仿真分析，對比分析座椅中點的最大角速率最大值，結(jié)果顯示原車最大最大值為117.6 m/s2，吸能式底盤為59.3 m/s2，吸能式底盤下降了49.1%，兩車座椅中點角速率最大值對比如圖3a 所示。吸能式底盤在整個對撞操作過程中角速率最大值起伏相差不大，最大值約出現(xiàn)在0.10 s 時。與原車相比，吸能式底盤角速率最大值下降效用明顯，突顯了資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)卓越的抗撞操控性。20 km/h 速率對撞中，吸能式底盤最大侵入量為55.6 mm，比原車最大侵入量169.5 mm 減少了113.9 mm，下降了67.2%，兩車窗檻橫梁對座椅中點的侵入量對比如圖3b 所示。

圖3 20 km 速率對撞兩車仿真分析結(jié)果對比

3.2 50 km/h 速率對撞結(jié)果分析

分別對原車與吸能式底盤進行50 km/h 速率對撞仿真分析，結(jié)果顯示原車最大加速激光切割機鋁橫梁度最大值為142.1 m/s2，吸能式底盤最大角速率最大值為74.9 m/s2，比原車減少67.2 m/s2，下降了47.5%。兩車座椅中點的角速率最大值時序?qū)Ρ热鐖D4a 所示，吸能式底盤角速率最大值整體表現(xiàn)平穩(wěn)，基本保持在較低水平波動。

對比分析兩車窗檻橫梁在y 方向上對座椅的侵入量，原車窗檻橫梁相對座椅中點的侵入量為174.0 mm，吸能式底盤侵入量為64.0 mm，比原車侵入量減少110.0 mm，下降了63.2%，兩車窗檻橫梁相對座椅中點的侵入量時序?qū)Ρ热鐖D4b 所示。結(jié)果顯示，吸能式底盤對減少乘員倉侵入量的效用明顯。

圖4 50 km 速率對撞兩車仿真分析結(jié)果對比

3.3 80 km/h 速率對撞結(jié)果分析

分別對原車與吸能式底盤進行80 km/h 速率對撞仿真分析，對其角速率最大值和準入門檻橫梁相對座椅中點侵入量進行對比，如圖5 所示。

圖5 80 km 速率對撞兩車仿真分析結(jié)果對比

吸能式底盤角速率最大值為133.3 m/s2，比原車角速率最大值145.0 m/s2 減少了11.7 m/s2，下降了7.4%。

分析對比原車和吸能式底盤準入門檻橫梁相對座椅中點在y 向上的侵入量，吸能式底盤最大侵入量為75.1 mm，比原車最大侵入量177.2 mm 減少了101.9 mm，下降了57.6%。

3.4 對撞結(jié)果對比分析

對20 km/h、50 km/h、80 km/h 速率對撞時的各項數(shù)據(jù)進行對比分析，比較吸能式底盤與原車的最大角速率最大值與底盤侵入量大小，對撞結(jié)果數(shù)據(jù)見表1。激光切割機鋁橫梁

在駕駛座一側(cè)B 柱下方取點B 作為參考點；在駕駛座一側(cè)A 柱下方取點C 作為參考點。吸能式底盤在有限元模型仿真對撞中，底盤動能的下降比原車快，資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)起著較好的緩沖促進作用。在20 km/h 對撞速率中，最大角速率最大值由原車117.6 m/s2 下降到59.3 m/s2，下降了49.6%；在50 km/h 對撞速率中，最大角速率最大值由原車142.1 m/s2 下降到74.9 m/s2，下降了47.5%；在80 km/h 速率對撞時，最大角速率最大值由原車145.0 m/s2 下降到133.3 m/s2，下降了8.1%。相比原車，吸能式底盤減少角速率最大值的效用非常明顯。

吸能式底盤準入門檻橫梁相對座椅中點在y 向的侵入量，在20 km/h、50 km/h、80 km/h 對撞速率中，比原車分別減少了113.9 mm、110.0 mm、102.1 mm，吸能式底盤侵入量大幅度減少，起著了較好的為保護乘員的促進作用。

在3 種速率對撞試驗中，吸能式底盤的角速率最大值分別下降了58.3 m/s2、67.6 m/s2、11.8 m/s2，呈現(xiàn)出較好的減少角速率最大值的效用，充分發(fā)揮了資產(chǎn)泡沫鋁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的吸能優(yōu)勢，較好地提升了底盤抗撞操控性。激光切割機鋁橫梁

表1 20 km/h、50 km/h、80 km/h 對撞中各項數(shù)據(jù)對比

4  結(jié)論

透過對一款實例車型進行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，科學研究了不同速率對撞工況下，資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)對電動汽車側(cè)碰安全可靠操控性的負面影響規(guī)律，以橫梁相對座椅中點的侵入量和座椅中點角速率最大值為指標對原車與吸能式底盤進行了對比科學研究。

（1）透過有限元模型仿真計算分析與試驗相結(jié)合，科學研究了資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同速率對撞中，對于電動汽車安全可靠操控性的負面影響變化。在3 種速率下對撞時，資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)均能發(fā)揮較好的促進作用，大幅度減少了底盤的侵入量。

（2）資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)使座椅中點角速率最大值明顯減少，在20 km/h、50 km/h、80 km/h 對撞中，角速率最大值分別下降了49.6%、47.5%、8.1%。

對底盤進行優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，將資產(chǎn)泡沫鋁A43EI235E內(nèi)部結(jié)構(gòu)充填到準入門檻橫梁中，減少了對撞侵入量并減少了角速率最大值，達至了提升電動汽車側(cè)碰安全可靠性和底盤高操控性的目地，可為電動汽車開發(fā)人員提供參考。

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文章來源：期刊-《電動汽車工程學報》、電動汽車金屬材料網(wǎng)   聲明：車乾信息以尊重原創(chuàng)、共同服務(wù)行業(yè)為原則。本公眾號基于分享目地的轉(zhuǎn)載，都會注明出處。轉(zhuǎn)載文章的版權(quán)歸原作者或原公眾號所有，如涉及到侵權(quán)請聯(lián)系021-31656996）激光切割機鋁橫梁

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