【摘 要】
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在交通事故中,多车事故是造成乘员伤亡的主要事故形态,事故车辆在外观、重量、结构和刚度等方面存在的差异,导致了车辆和乘员不同的损伤情况。不同大小车辆以相同速度碰撞时,小型车辆可能会遭受更严重的损害,这是由于前端结构的差异使两车的结构不能有效发挥作用,碰撞产生的能量不能被合理吸收,加剧了小型车乘员损伤风险。因此,如何在碰撞事故中发挥汽车结构的耐撞性来保护乘员,同时改善车辆碰撞相容性已成为汽车安全设计的
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在交通事故中,多车事故是造成乘员伤亡的主要事故形态,事故车辆在外观、重量、结构和刚度等方面存在的差异,导致了车辆和乘员不同的损伤情况。不同大小车辆以相同速度碰撞时,小型车辆可能会遭受更严重的损害,这是由于前端结构的差异使两车的结构不能有效发挥作用,碰撞产生的能量不能被合理吸收,加剧了小型车乘员损伤风险。因此,如何在碰撞事故中发挥汽车结构的耐撞性来保护乘员,同时改善车辆碰撞相容性已成为汽车安全设计的关键环节。目前国内针对碰撞相容性的结构设计研究相对较少,且新发布的2021版C-NCAP（China New Car Assessment Programme）中正面50%重叠移动渐进变形壁障（Mobile Progressive Deformable Barrier,MPDB）碰撞试验对碰撞相容性提出了相应的考察指标,因此本文的研究具有较大的理论与工程应用价值。本文以福特Explorer为研究对象,按照C-NCAP中MPDB碰撞试验规范搭建整车碰撞有限元模型。通过在碰撞模型中设定不同的车辆质量和前部刚度进行仿真分析,研究质量和刚度对碰撞相容性的影响特性。由此提出改善车辆相容性的结构改进措施,并基于100%正面碰撞和MPDB工况对车体结构提出的要求对车辆前端结构进行多目标优化,选出最优设计方案并评价该方案对车辆的优化效果。研究结果表明:车辆的碰撞相容性可以通过调节车辆前端结构的刚度和几何特性进行改善。降低车辆前部刚度通过改善车辆和壁障之间的能量分配,从而改善车辆的相容性。兼顾两工况开展多目标集成优化设计,车辆100%正面碰撞工况加速度的峰值降低了3.6%;MPDB工况中壁障台车OLC值降低了5.3%;壁障变形量标准差SD降低了43.8%;相容性得分提高了59%,整体的优化效果显著。研究成果有助于整车企业开展汽车安全结构设计与优化。
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