连昌伟-汽车吸能盒压溃变形演变模式与吸能检测案例分析
基于仿生微圆结构的汽车吸能盒耐撞性分析
基于仿生微圆结构的汽车吸能盒耐撞性分析白中浩;谭雯霄;张林伟;周存文【摘要】为提高汽车吸能盒的耐撞性,受甲虫鞘翅微观结构启发,研究了一种可应用于吸能盒结构设计的仿生微圆结构.建立了仿生微圆结构的有限元模型,对比分析了仿生微圆结构与传统肋板结构的吸能特性.基于简化超折叠单元理论,推导了仿生微圆结构在轴向载荷下的平均压溃力理论解.研究结果表明:与传统肋板结构相比,仿生微圆结构的能量吸收效率提高了32.20％以上,且理论解与试验结果的吻合度较高.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2019(030)011【总页数】7页(P1261-1267)【关键词】仿生;微圆结构;吸能盒;压溃试验;耐撞性【作者】白中浩;谭雯霄;张林伟;周存文【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;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【中图分类】TB3030 引言薄壁管以其优异的能量吸收特性和较小的质量，广泛应用于汽车吸能盒中[1]。
在过去几十年中，研究人员运用仿真建模[2]、理论分析[3]和试验研究[4]对薄壁管的吸能特性进行了大量探索，结果表明，薄壁管的截面形状对能量吸收效率有显著的影响[5]。
文献[6-8]对比了具有不同横截面的单胞薄壁管与多胞薄壁管的耐撞性，研究发现多胞薄壁管具有更优异的吸能特性，因此，近年来多胞薄壁管受到了研究人员的广泛关注。
文献[9-10]对具有不同横截面的多胞薄壁管进行了理论分析，结果表明，不同类型的多胞薄壁管在压溃时具有不同的能量吸收特性，其原因主要为构成多胞薄壁管的不同类型肋板结构在压溃过程中所耗散的能量不同。
由此可知，可通过研究肋板结构的吸能特性来提高多胞薄壁管的能量吸收效率。
为进一步研究薄壁管的能量吸收原理，许多研究人员推导出了薄壁管在轴向载荷下的平均压溃力理论解。
汽车吸能盒结构低速正面撞击的数值仿真研究的开题报告
汽车吸能盒结构低速正面撞击的数值仿真研究的开题报告一、选题背景及意义汽车碰撞事故是一种常见的交通安全问题，也成为了制约汽车安全的重要因素之一。
在汽车设计过程中，为了降低车辆发生碰撞事故后对行人和乘客造成的伤害，汽车厂商通常会采用各种被动安全技术，如安装气囊和安全带等。
其中，吸能盒作为汽车碰撞安全技术的重要组成部分，能够在车辆碰撞事故发生时吸收撞击能量，减少车内人员受伤的风险。
因此，对于吸能盒结构的研究，有着重要的意义。
本研究将重点研究汽车吸能盒结构在低速正面撞击中的应力变化、变形情况以及吸能能力等性能，从而为改进吸能盒结构设计提供理论依据。
二、研究内容及方法本研究将采用数值仿真的方法对汽车吸能盒结构在低速正面撞击中的应力变化、变形情况以及吸能能力等性能进行研究。
具体来说，研究流程包括：1.建立汽车模型：采用CAD等软件建立汽车模型，包括车轮、底盘、车身、吸能盒等组成部分。
2.构建数值模型：根据实验数据，采用ANSYS或LS-DYNA等有限元软件构建数值模型，包括汽车吸能盒结构的几何形状、材料性能等因素。
3.进行数值分析：基于上述数值模型，通过对吸能盒结构在低速正面撞击下的应力变化、变形情况以及吸能能力等性能进行数值仿真分析，得出各种性能指标的数值结果。
4.结果分析与评估：通过对数值仿真结果进行分析和评估，得出各种性能指标对吸能盒结构设计的影响，进而提出相应的优化措施。
三、研究预期成果及创新点本研究将从数值角度对汽车吸能盒结构在低速正面撞击下的性能进行分析和研究，得出各种性能指标的数值结果，并进一步提出吸能盒结构优化的建议，从而提高汽车的碰撞安全性能。
本研究的创新点主要包括以下方面：1.采用数值仿真的方法研究解决汽车吸能盒结构研究过程中的难点和问题，提高了研究效率和准确度。
2.根据实验数据建立数值模型，提高了研究结果的可靠性。
3.对吸能盒结构在低速正面碰撞下的吸能性能和变形情况进行研究和评估，为吸能盒结构设计提供理论依据。
内高压碰撞吸能盒的耐撞性能开发
2018年第7期【摘要】以某A 级车前碰撞吸能盒为研究对象，通过仿真优化、总成试验、台车试验、整车试验的耐撞性能开发流程，实现内高压吸能盒的耐撞性能开发和验证。
在保证结构更改对耐撞性能、约束系统性能影响尽可能小的前提下，进行了吸能盒等安全部件的性能开发。
结果表明，与原有冲焊结构相比，内高压结构的变形一致性更高，质量降低3%，成本降低4.2%，RCAR 工况下总成吸能增加26.7%，具有较好的综合性能优势。
主题词：碰撞吸能盒内高压成型平均压溃力耐撞性能安全中图分类号：U462.3文献标识码：A DOI:10.19620/ki.1000-3703.20170050Development of the Crashworthiness of Internal High Pressure FormedCrashboxZhu Xuewu 1,Wang Shibin 1,Zhang Jian 2（1.State Key Laboratory of Comprehensive Technology on Automobile Vibration and Noise &Safety Control,China FAW Group Co.,Ltd.Changchun 130011;2.National Automobile Quality Supervision and Inspection Center (Changchun),Changchun 130011）【Abstract 】High-pressure crashbox crashworthiness was developed and verified for an A-class car through simulation optimization,assembly test,sled test and vehicle test.While minimizing the effect of structural change on crashworthiness,restraint system performance,the performance development of safety parts including crashbox was carried out.The results show that,compared with the original press-welding structure,the internal high-pressure structure has higher deformation uniformity and better comprehensive performance advantages,including 3%mass reduction,4.2%cost reduction and 26.7%more energy absorption in RCAR cycle.Key words:Crashbox,Internal high pressure forming,Mean crushing force,Crashworthiness,safety朱学武1王士彬1张健2（1.中国第一汽车集团有限公司，汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室，长春130011；2.国家汽车质量监督检验中心（长春），长春130011）内高压碰撞吸能盒的耐撞性能开发1前言合理的受力结构是汽车轻量化的重要途径，内高压成型作为一种空心轻体件制造技术应运而生。
吸能盒盒体内部结构的改进
吸能盒盒体内部结构的改进都雪静;韦丽苹【摘要】为了使汽车在碰撞过程中吸收更多的能量，降低车辆及其部件的损坏程度，按照吸能盒的设计原则，对某型车辆吸能盒盒体的内部结构进行优化设计，并利用LS—DYNA进行了碰撞模拟仿真。
在此基础上，通过分析该吸能盒吸能性的评价标准，将原车吸能盒与改进的吸能盒的吸能特性进行对比分析。
结果表明：具有内部蜂窝孔结构的吸能盒的抗撞性比原结构的吸能盒有较大提高。
【期刊名称】《重庆理工大学学报》【年(卷),期】2015(029)012【总页数】6页(P7-12)【关键词】低速碰撞;吸能盒;抗撞性;碰撞分析【作者】都雪静;韦丽苹【作者单位】东北林业大学交通学院,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】U463吸能盒作为汽车在发生正碰时的主要吸能部件，其抗撞性能至关重要。
在20世纪中期，Alexande建立吸能部件模型［1］对圆管轴向变形时吸能的过程进行预测，通过观察，提出了宏单元，简化了薄壁结构模型，为结构抗撞性能的研究奠定了基础。
随后，Melosh［2］，Ni［3－5］，Herridge［6］以及Kama1［7－9］等学者将计算机模拟技术引入吸能部件的抗撞性能设计中，使有限元技术在吸能盒结构优化设计中起了很大作用。
PAM-CRASH，LSDYNA，ABAQUS和RADIOSS等各种有限元软件的不断更新，进一步促进了对汽车抗撞性能的研究。
20世纪60年代开始，学者们对吸能盒的材料进行了大量研究，在高分子复合材料、金属材料、蜂窝材料等方面已有所突破。
在结构方面，Macaulay和Alexander首先开始了这方面的研究，取得了一定的突破，为吸能盒结构的优化提供了理论基础。
20 世纪 90 年代，Han 和 Yamazaki［10－11］对吸能盒的形状进行了研究，分别对圆管和方管吸能盒以及圆柱壳的吸能特性进行了分析。
21世纪初，吸能盒的内部结构优化已经有了一定的突破。
但在国内，只有少数学者对吸能盒内部结构的抗撞性进行了研究。
变壁厚防撞吸能盒轴向压溃过程的实验研究
变壁厚防撞吸能盒轴向压溃过程的实验研究卢日环;刘相华;刘立忠;方迪;胡贤磊【摘要】以汽车防撞吸能盒部件为应用对象,对比分析了由差厚板和激光拼焊板制作的变壁厚圆管在轴向压溃下的载荷位移曲线特点、失效模式和吸能效果.结果表明,在准静态轴向加载条件下,与拼焊管相比,差厚管的变形模式为混合模式,更加稳定,且平均载荷较大,能吸收较多的能量.%With the energy absorbing crash box of vehicle as application object,two kinds of thickness var-ying tubes made of tailor welded blank (TWB) and tailor rolled blank (TRB) are comparatively analyzed in terms of the features of load-displacement curve,failure modes and energy absorbing effects under axial crushing. The re-sults show that in the condition of quasi-static axial loading, TRB tube has a more stable mixed mode of deforma-tion,with higher average load and more energy absorbed compared with TWB tube.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】5页(P179-183)【关键词】差厚板;防撞吸能盒;轴向压溃;载荷位移曲线;失效模式【作者】卢日环;刘相华;刘立忠;方迪;胡贤磊【作者单位】东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳 110819;东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳 110819;东北大学材料与冶金学院,沈阳 110819;东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳 110819;欧拓(沈阳)防音配件有限公司,沈阳 110121;东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳 110819【正文语种】中文前言汽车防撞吸能盒作为一种传统缓冲吸能部件，是汽车零件中最重要的安全件之一[1]，它可在轴向加载条件下提供较为稳定的变形模式，且在汽车碰撞过程中通过塑性屈曲吸收大量动能，从而保护行人与驾驶者的安全[2]。
汽车吸能盒结构优化模拟分析
汽车吸能盒结构优化模拟分析
尹文龙;杨国平
【期刊名称】《上海工程技术大学学报》
【年(卷),期】2012(026)004
【摘要】采用LS-DYNA软件对汽车吸能盒进行了8种方案的准静态仿真研究.分析了不同诱导结构、不同材料的填充物对吸能盒的压溃模式、载荷变化和能量吸收情况的影响,并选出方案6为最优方案,可为汽车低速碰撞下吸能盒的设计提供参考.【总页数】5页(P321-325)
【作者】尹文龙;杨国平
【作者单位】上海工程技术大学汽车工程学院,上海201620;上海工程技术大学汽车工程学院,上海201620
【正文语种】中文
【中图分类】U467.1+4
【相关文献】
1.汽车用铝合金吸能盒结构优化设计 [J], 万鑫铭;徐小飞;徐中明;李阳;赵清江
2.汽车吸能盒的结构优化设计 [J], 梁建术;师光耀;骆孟波
3.关于汽车用铝合金吸能盒结构优化设计分析 [J], 朱震南;曾东建
4.基于UG的吸能盒结构优化设计与轻量化模拟分析 [J], 李鹏飞; 董万鹏; 陈秋平
5.基于UG的吸能盒结构优化设计与轻量化模拟分析 [J], 李鹏飞; 董万鹏; 陈秋平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
客车碰撞缓冲吸能装置研究
10.16638/ki.1671-7988.2019.17.045客车碰撞缓冲吸能装置研究*孙明英（郑州宇通客车股份有限公司，河南郑州450061）摘要：文章基于客车前部耐撞性结构特点，提出客车用碰撞缓冲吸能装置的设计要求。
通过仿真和试验的方法，对不同截面形状、材料、加工工艺的碰撞缓冲吸能装置的吸能能力、变形模式和平均碰撞力进行详细分析。
结果显示采用6063P铝合金制作的吸能装置变形模式稳定，压溃力曲线平稳，满足设计要求。
关键词：碰撞缓冲吸能装置；吸能能力；变形模式；碰撞力中图分类号：U467.2 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)17-126-03Study on crash energy absorption equipment for coach*Sun Mingying( Zhengzhou Y utong Bus Co., Ltd, Henan Zhengzhou 450061 )Abstract:Based on the front crashworthiness structure characteristic for coach, design requirements of crash energy absorption equipment are proposed. By means of simulation and test, the energy absorption capacity, deformation mode and average impact force of crash energy absorption equipment with different section shapes, materials and processing technologies are analyzed in detail. The results show energy absorption equipment made by 6063P aluminum alloy, deformation model steady,crushing force curve steady, meet the design requirements.Keywords: Crash energy absorption equipment; Energy absorption capacity; Deformation model; Impact force CLC NO.: U467.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)17-126-03前言正面碰撞事故是发生频率最高的事故模式[1]。
连昌伟-汽车吸能盒压溃变形演变模式与吸能检测案例分析
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冷成形
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汽车吸能盒压溃变形演变 模式与吸能检测案例分析
连昌伟 宝钢股份中央研究院 汽车用钢研究所
2018.8.29
提纲
1. 汽车轻量化与高强钢应用 2. 汽车板动态力学性能及检测方法 3. 典型构件压溃吸能试验方法简介 4. 压溃吸能试验应用案例分享
《中国制造2025》：汽车制造需求与目标
节能汽车 新能源汽车
经验：20年高强钢、15年超高强钢研发、生产、应用技术 品种：冷轧、热镀锌、热镀锌铁、电镀锌，国内唯一全品种 等级：普冷1500MPa，热镀锌1200MPa，电镀锌980MPa
DP
MS
TRIP
CP
CR GI GA EG CR CR GI CR GI
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主要应用 评估材料在高应变速率下的力学性能
高速拉伸试验机 Zwick HTM5020
汽车板动态力学特性——试验设备
设备名称 碰撞试验机
型号
7.056/12
生产厂家 德国HUDE公司
启用时间
2014
技术指标 最大速度64公里/小时，碰撞小车500公斤—900公斤。
主要应用 评估不同材料或不同工艺制成的零部件或模拟件的碰撞性能
关键技术：整车轻量化技术仍是重中之重 关键技术：先进基础材料——先进钢铁材料——新型高强韧汽车钢
薄壁结构在汽车吸能盒中的应用与展望
薄壁结构在汽车吸能盒中的应用与展望
李世岳;胡洪林;陈哲伦
【期刊名称】《汽车文摘》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】汽车安全性能是消费者购车时的关键考量因素。
其中汽车的耐撞性能尤为关键,其核心部件吸能盒可以通过变形和压溃等机制吸收冲击能量,从而更大限度地保护乘客安全。
为优化薄壁结构吸能盒性能,提高车辆耐撞防护性,分析了薄壁结构吸能盒的性能评价指标及其结构类型,揭示其变形吸能特征,最后提出对未来薄壁吸能盒发展的策略和建议,旨在为汽车安全领域的研究和实践提供思路。
【总页数】8页(P42-49)
【作者】李世岳;胡洪林;陈哲伦
【作者单位】重庆交通大学机电与车辆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V214.4
【相关文献】
1.响应面法在薄壁结构碰撞吸能上的应用
2.薄壁型结构吸波材料电结构设计研究
3.汽车前纵梁薄壁结构碰撞吸能特性及其优化的研究
4.薄壁结构点阵片吸能元件吸能特性的研究
5.铝合金薄壁椭圆管替代传统吸能泡沫材料的保险杠吸能结构改进
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Carbon fiber
Al+C
Al-alloyed
钢+铝
PHS ＋ 1st AHSS
~15% ↓
3rd-AHSS
1st AHSS ＋ PHS
~25% ↓
~40% ↓
轻量化能力
~60% ↓
1st AHSS CHSS Soft/IF
深入发掘钢铁材料性能潜力，发挥钢铁材料综合优势
模块化零部件试验评价 接头结构刚性测试与评价
2020
疲劳承载构件的设计准则 轻量化多目标优化技术
钢铝混合车身 碳纤维复合材料
超高强钢变截面辊压 高强VRB/铝合金管材内高压成形
异种材料的连接 异种材料连接刚性和疲劳测试 各种材料典型零件功能测试和评价
汽车用材料的过去、现在和将来
宝钢汽车板——第一代先进高强钢
经验：20年高强钢、15年超高强钢研发、生产、应用技术 品种：冷轧、热镀锌、热镀锌铁、电镀锌，国内唯一全品种 等级：普冷1500MPa，热镀锌1200MPa，电镀锌980MPa
DP
MS
TRIP
CP
CR GI GA EG CR CR GI CR GI
•590 •590 •590
•780 •980 •1180
汽车板动态力学特性——从试验到应用
高速拉伸试验与数据处理方 法
材料动态特性模型
碰撞试验及仿真模型验证
碰撞特性仿真关键技术
汽车板动态力学特性——试验设备
设备名称 高速拉伸试验机 型号 VHS8800
生产厂家 Instron
启用时间 2006
技术指标
最大载荷100KN 拉伸速度0.1m/s~20m/s
汽车板动态力学特性——试验设备
标准台车 摆锤
落锤 霍普金森杆
不同应变速率及其试验方法
冲压 碰撞
应变速率 /s
蠕变
准静态 中应变率 高应变率 超高应变率
10-8
10-6
10-1
101
103
108
试验设备：
蠕变试验机 液压伺服材料试验机
霍普金森杆 撞击板 弹性杆 泰勒杆
高速拉伸试验标准
标准号
ISO 26203-22011
B-steel
CR GI
•1200 •1500 •1500 •1800 •1800
热成形
先进高强钢应用技术：技术积累超过15年
DP 最高1200MPa
TRIP 最高780MPa
CP 最高980MPa
宝钢先进高强钢/980DP 1.4mm HC420/780TR 1.6mm HC700/980CP 1.2mm
2020
新车整体油耗降至 5L/100km 销量占比超过 30%
2025
新车整体油耗降至 4L/100km 销量占比超过 40%, 规模超千万
新车整体油耗降至 5L/100km 销量占比超过 5%
新车整体油耗降至 4L/100km 销量占比超过 20%
智能网联汽车
智能网联汽车产业链与智慧交通体系建成
主要应用 评估材料在高应变速率下的力学性能
高速拉伸试验机 Zwick HTM5020
汽车板动态力学特性——试验设备
设备名称 碰撞试验机
型号
7.056/12
生产厂家 德国HUDE公司
启用时间
2014
技术指标 最大速度64公里/小时，碰撞小车500公斤—900公斤。
主要应用 评估不同材料或不同工艺制成的零部件或模拟件的碰撞性能
•780 •980 •1180
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•780 •980
•980 •1180 •1300 •1400 •1500 •1700
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冷成形
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•780 •980 •1180
•780 •980 •1180
关键技术：整车轻量化技术仍是重中之重 关键技术：先进基础材料——先进钢铁材料——新型高强韧汽车钢
中国汽车轻量化发展路径
技术类别 轻量化设计 轻量化材料 轻量化制造技术 轻量化试验评价技术
2017
零部件模块化设计 碰撞传递路径和能量流设计
第三代高强钢 变厚板
铝合金零部件
高强钢液压成形/激光拼焊 VRB热成形 钢铝连接技术
汽车吸能盒压溃变形演变 模式与吸能检测案例分析
连昌伟 宝钢股份中央研究院 汽车用钢研究所
2018.8.29
提纲
1. 汽车轻量化与高强钢应用 2. 汽车板动态力学性能及检测方法 3. 典型构件压溃吸能试验方法简介 4. 压溃吸能试验应用案例分享
《中国制造2025》：汽车制造需求与目标
节能汽车 新能源汽车
GB/T 30069.2- 金属材料 高应变速率拉伸试验 第2部分：液压伺服型与其他
MS 最高1700MPa
前保险杠 HC1030/1300MS 1.6mm
成形SE
工艺设计
工艺优化
模面优化
现场跟踪调试过程
汽车轻量化选材技术路径
成本
•soft •390 •440 •590 •780 •980 •PHS
~10% ↓
•soft •390 •440 •590 •3rd AHSS 1200
标准名称
Metallic materials - Tensile testing at high strain rates Part 2: Servo-hydraulic and other test systems (ISO 26203-2:2011)
IISI(WorldSteel) SEP 1230
Recommendations for Dynamic Tensile Testing of Sheet Steels (International Iron and Steel Institute)金属板材动 态拉伸性能试验方法推荐（国际钢铁协会）
The Determination of the Mechanical Properties of Sheet Metal at High Strain Rates in High-Speed Tensile Tests高应变速率下金属板材拉伸性能试验
累计成本（元）
车身板件 A,B,C,D覆盖件
顶盖横梁 横梁
车身加强件
A/B柱 风窗上框 碰撞结构件 门防撞梁 控制臂
车身 副车架 减振支撑座 横梁 覆盖件
累计减重 (kg/台)
数据来源：Ducker Analysis
提纲
1. 汽车轻量化与高强钢应用 2. 汽车板动态力学性能及检测方法 3. 典型构件压溃吸能试验方法简介 4. 压溃吸能试验应用案例分享