[发明专利]乘用车前纵梁抗撞性设计方法

权利要求书

1.一种乘用车前纵梁抗撞性设计方法，其特征在于，所述的乘用车前纵梁抗撞性设计方法的步骤如下： 

1）推导多直角截面薄壁梁平均压溃反力表达式： 

n个直角截面薄壁梁平均压溃反力的表达式为： 

式中：P_m为平均压溃反力，单位为kN；n为多直角截面薄壁梁截面直角个数；M₀为单位长度塑性极限弯矩，单位为N·mm；l为多直角截面薄壁梁截面周长，单位为mm；h为多直角截面薄壁梁壁厚，单位为mm; 

2）设计前纵梁压溃子结构截面； 

3）推导矩形截面薄壁梁平均弯矩表达式： 

矩形薄壁梁的平均弯矩表达式为： 

M_m=(0.3～0.5)M_max（17） 

式中：M_m为矩形截面薄壁梁的平均弯矩，单位为N·mm； 

4）设计前纵梁弯曲子结构截面。 

2.按照权利要求1所述的乘用车前纵梁抗撞性设计方法，其特征在于，所述的推导多直角截面薄壁梁平均压溃反力表达式的步骤如下： 

1）确定矩形截面薄壁梁受轴向力作用时其超折叠单元能量耗散的表达式： 

根据Wierzbicki和Abramowicz学者的矩形薄壁梁压溃理论，当矩形截面薄壁梁受到轴向力作用时会发生“叠缩”变形，从而产生超折叠单元；将矩形截面薄壁梁划分为四个中心角为直角的超折叠单元，取其中一个为研究对象，该单元的塑性变形简化为形面拉伸、绕水平固定铰线弯曲和绕倾斜塑性绞线弯曲，由塑性力学可以确定出各部分的能量耗散分别为： 

E_i=E₁+E₂+E₃   （4） 

式中：E₁、E₂、E₃分别为每个超折叠单元发生形面拉伸、绕水平固定铰线弯曲和绕倾斜塑性绞线弯曲变形时所吸收的能量，单位为kJ；E_i为每个超折叠单元的总吸能量，单位为kJ；M₀为单位长度塑性极限弯矩，单位为N·mm；σ₀为材料的等效流动应力，单位为MPa；H为超折叠单元折叠半波长，单位为mm； I为无量纲系数，当中心角为直角时，I₁为0.53，I₃为1.15；r为超折叠单元环形面圆环子午线方向的半径，单位为mm；h为薄壁梁壁厚，单位为mm； 

2）推导多直角截面薄壁梁平均压溃反力表达式： 

由n个直角组成的薄壁梁截面，当截面周长为l时，可分解为n个中心角为直角的超折叠单元，此时每个超折叠单元绕水平固定铰线弯曲所吸收的能量可以表述为： 

式中：l为薄壁梁截面周长，单位为mm；n为多直角截面薄壁梁截面直角个数； 

因此，多直角截面薄壁梁吸能量的表达式为： 

超折叠单元的有效压溃距离δ_e小于2H，二者的关系为： 

δ_e=0.73×2H   （7） 

式中：δ_e为超折叠单元的有效压溃距离，单位为mm； 

根据能量守恒原则可以得到多直角薄壁梁受轴向压溃作用时平均压溃反力与吸能量的关系为： 

δ_eP_m=nE_i   （8） 

式中：P_m为平均压溃反力，单位为kN； 

联立公式（6）～（8）得到多直角薄壁梁平均压溃反力的表达式为： 

由能量最小原则，对式（9）求偏导： 

得到n个直角截面的薄壁梁平均压溃反力的最终表达式为： 

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