[发明专利]连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法

说明书

本发明公开一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，首先将前纵梁吸能缓冲区按照发动机舱总布置参数和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域，然后建立前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型及其制造条件和几何约束条件的数学模型，通过改变参数化模型的几何参数，前纵梁吸能缓冲区可演化为不同厚度分布形式的变厚度结构，最后利用遗传算法优化该结构的几何参数，即可获得特定发动机前置车型的前纵梁吸能缓冲区的最优厚度分布形式。本发明建立的前纵梁吸能缓冲区参数化模型具有多种灵活变化的分布形式，为变厚度前纵梁吸能缓冲区的结构设计提供了有效的模型支撑，对前纵梁吸能缓冲区的厚度分布快速优化设计具有重要的指导意义。

技术领域

本发明属于汽车前纵梁的结构设计领域，具体涉及一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法。

背景技术

汽车前纵梁是整车正面碰撞最重要的吸能部件和传力结构，可以说前纵梁结构的设计好坏直接决定着整车正面碰撞安全性能。随着汽车轻量化和碰撞安全性法规的日趋严格，兼顾前纵梁的轻量化和耐撞性设计成为新的研究课题。面对前纵梁轻量化和耐撞性设计的双重压力，将激光拼焊(Tailor welded blanks，TWB)或者连续变厚度轧制工艺(Tailor-Rolled Blank，TRB)引入前纵梁的结构设计成为解决该问题的重要手段。

中国专利(CN201347127)公开了一种采用激光拼焊方法制作而成的汽车前纵梁，包括纵梁前段、纵梁中段、纵梁后段，三者通过拼焊形式连成一个整体，该方法一定程度上解决了前纵梁在碰撞安全中的问题，但是也有明显的缺点，比如激光拼焊板焊缝性能突变及厚度阶梯跳跃突变等特性，导致焊缝区域的碰撞变形模式稳定性较差，并且由于TWB结构的焊缝硬度通常比母材高2～3倍、成形性差、零件制造成本随着焊缝数量的增加而增加，从而限制了TWB结构在汽车上的大规模推广应用。

近年来，随着柔性轧制技术的不断成熟，连续变厚度结构(TRB结构)的加工制造变成了现实。与传统等厚度结构和TWB结构相比，TRB结构的最大特点是厚度连续变化和材料力学性能具有非均一性，该结构的耐撞性能和轻量化潜力均比TWB结构优越。TRB结构对于实现汽车轻量化和耐撞性设计具有新的研究价值，在汽车车身上将有广阔的应用前景。中国专利(CN203727470U)公布了一种3段式变厚度汽车前纵梁结构，包括三个等厚区和两个过渡区，前纵梁厚度分布从前端到后端依次呈上升趋势；中国专利(CN 204415509 U)公开了一种4段式变厚度汽车前纵梁结构，包括四个等厚区和三个过渡区，前纵梁等厚区的厚度从前到后依次为1.2mm、2.95mm、1.3mm、1.22mm；以上专利并未提出具体变厚度前纵梁的设计方法。

通过国内外相关技术的研究，在汽车被动安全性设计领域中，未发现有类似的针对变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法。

发明内容

本发明提供一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，旨在解决不同发动机前置车型的变厚度前纵梁吸能缓冲区的厚度分布快速设计问题。

为解决上述问题，本发明主要通过以下步骤实现：

一种连续变厚度汽车前纵梁吸能缓冲区的厚度分布设计方法，包括如下步骤：

(1)将前纵梁吸能缓冲区按照发动机舱总布置条件和前纵梁碰撞变形特点划分为3个功能区域A、B、C；

所述功能区域A为前纵梁前端到散热器的区域，所述功能区域B为散热器到发动机前端的区域，所述功能区域C为发动机前端到发动机后端的区域；功能区域A和功能区域B主要用于产生相对稳定的轴向压溃变形，为主要吸能区域，功能区域C与发动机的布置有关，主要用于传递碰撞载荷；所述前纵梁吸能缓冲区的前端与防撞梁连接，发动机舱是由防撞梁、发罩、流水槽和防火墙依次包络而成的内部空间。

(2)建立前纵梁吸能缓冲区的厚度分布参数化模型；