基于LS-DYNA的7075铝合金汽车保险杠碰撞仿真分析.docxVIP

第28卷第2期

2011年2月

机械设计

JOURNALOFMACHINEDESIGN

Vol．28No．2

Feb．2011

基于

LS-DYNA的

7075铝合金汽车保险杠碰撞仿真分析

*

刘海江，张夏，肖丽芳

(同济大学机械工程学院，上海201804)

摘要:为了使汽车轻量化，将7075铝合金应用于汽车保险杠系统中。通过有限元软件LS-DYNA对不同厚度保险杠模

型的低速对中碰撞进行仿真分析，选用2．5mm厚加强板和2．0mm厚齿状横梁，相比原钢质保险杠质量下降20．5%。最

后对所选保险杠进行对中碰撞仿真分析。结果显示该保险杠不仅质轻，而且吸能充分，满足碰撞安全要求

。

关键词:保险杠;轻量化;碰撞仿真;有限元

中图分类号:TH142．2文献标识码:A文章编号:1001－2354(2011)

02－0018－06

降低油耗、减少排放、提高安全性是当今全球汽化及其碰撞性能的研究有现实意义

。

［］

1

车工业都必须面对的问题。汽车轻量化是实现汽车

实现保险杠轻量化的途径有

2条:一是对其结构

减排目标的一个重要措施。世界铝业协会的报告指出:进行改进，使其薄壁化;二是使用低密度高强度的新型

汽车自身质量每减少10%，燃油消耗可降低轻量化材料，文中选用第2种方式。轻量化材料一般分

6%～

8%，排放降低。汽车轻量化的前提是要保

5%～6%

［］

1

为两大类:一类是低密度的轻质材料，如铝合金、复合

障其安全性能，尤其是对于具有防撞作用的保险杠系材料等;另一类是高强度材料，如高强度钢等。铝作为

统。汽车保险杠是汽车正面碰撞时最主要的承载和吸汽车材料有许多优点，如在满足相同力学性能的条件

能构件之一，在汽车低速行驶发生碰撞时，保护汽车其下，比钢减少质量69%，且在碰撞过程中比钢多吸收

他零部件及司乘人员的安全。因此，汽车保险杠的轻量

50%的能量等。7000系是铝合金中强度最高的材料，

［］

2

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导出了固定边界条件下阶梯圆盘的频率方程，提出了

西安:陕西师范大学，2007:

43－44．

求解频率方程的数值计算方法。给定圆盘材料、圆盘基

底厚度和谐振频率时，编制程序，利用循环取值法计算

得到阶梯盘的半径和节线位置，设计出完整的阶梯圆

［5］莫喜平．ANSYS软件在模拟分析声学换能器中的应用

［J］．声学技术，2007，26(6):

1279－1290．

Designofsteppedcircularthinplatewithfixedboundary

盘。进而用有限元法对阶梯盘弯曲振动时的振动模态

anditsvibratingcharacteristiccalculation

和位移分布进行了分析，从阶梯圆盘振型图可以看出，

ZHAOLing-bo，HEXi-ping，

LIUZhi-yong

当频率

f=17406Hz时，振动模态为设计所需要的模

态，从位移分布曲线可以看出阶梯圆盘的节线半径与

理论计算结果基本吻合

。

(InstituteofAppliedAcoustics，ShanxiNormalUniversity，

Xian710062，China)

Abstract:

Usingthetheoryofthethinplate＇sflexuralvibra-

tion，

thefrequencyequationofthesteppedcircularplatewithone

stepunderfixedboundaryconditionsisderived．Afeasiblenumeri-

参考文献calmethodforsolvingthefrequencyequationispresented，

anda

computerprogramisdeveloped，

whichcancalculatetheradiusand

［1］张达，李汉挺，邹静燕，等．固定四角薄型平板扬声器单

nodallinepositionofthesteppedplateandacompletesteppedplate

点激励在远声场的辐射分析［J］．电子器件，2007，

30

wasdesigned．UseANSYStocalculatevibrationmodeanddis-

(1):

186－188．

place