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1、4. 关键吸能件的结构轻量化研究确定左前纵梁、右前纵梁、散热器下横梁、发动机罩 内外板四个零件的轻量化结构，并建立有限元模型； 对零件结构改进后的整车进行耐撞安全性数值仿真； 从整车吸能、整车与刚性墙的碰撞力及关键点的加速 度等方面与原结构的整车各项指标进行对比分析，以 验证车身结构轻量化方案的可行性。 轻量化思想：合理改进结构，提高结构耐撞指数，在保证原有吸能的前提下达到减重目的。主要内容：4. 关键吸能件的结构轻量化研究塑性铰2中段前段后段塑性铰1 由于原前纵梁结构中诱导槽的不合理布 置使其在碰撞仿真过程中发生塑性铰式 变形，大大降低了前纵梁在碰撞过程中 的吸能量。 前纵梁的设计已基本定型
2、，形状及大小 改动的余地不大。因此必须通过控制前 纵梁的不同变形形式，有效增加其吸收 能量的能力。 去掉原诱导槽，中间弯曲段加入斜对角 加强筋使得整个结构在碰撞过程中，吸 收足够的碰撞能量，耐撞指数更高，同 时减薄壁厚，在保证原有的吸能效果前 提下实现减重的目的。一.前纵梁的结构轻量化研究：4. 关键吸能件的结构轻量化研究有限元模型几何模型碰撞分析的简化模型长度：1000mm 偏心距：200mm 截面长宽：80mm不同截面加强形式对结构吸能的影响研究：4. 关键吸能件的结构轻量化研究空心 对角1 对角2 水平内板 竖直内板不同截面加强形式4. 关键吸能件的结构轻量化研究方案分析比较方案分析比较
3、：碰撞力 4. 关键吸能件的结构轻量化研究方案分析比较方案分析比较：碰撞吸能 4. 关键吸能件的结构轻量化研究方案分析比较方案分析比较：变形结果 空心 对角1 对角2水平内板 竖直内板4. 关键吸能件的结构轻量化研究方案分析比较方案分析比较：耐撞指数 经过以上分析，前纵梁中间部分的加强筋采用对角2型方案 4. 关键吸能件的结构轻量化研究原前纵梁结构（壁厚1.5mm）轻量化的前纵梁结构（壁厚1.2mm，加强筋1.0mm）4. 关键吸能件的结构轻量化研究原前纵梁结构的变形 轻量化后前纵梁结构的变形 前后二种结构最大变形量基本一致碰撞仿真对比分析4. 关键吸能件的结构轻量化研究轻量化前后的前纵梁结构
4、吸能曲线对比轻量化结构的吸能量满足了原结构吸能量的要求4. 关键吸能件的结构轻量化研究碰撞仿真过程中，发现散热器下横 梁的中间部分变形比较大，是吸能 的关键部分。 增大结构刚度可以在同等变形的情 况下吸收更多的能量。 在散热器下横梁内板的中部加入二 根加强筋，增加结构刚度使得结构 中间部分在碰撞过程中发生类似闭 口帽型变形，充分发挥其吸能特性 ，同时减薄外板与内板的厚度，在 保证原有吸能效果的前提下达到减 重目的。 二.散热器下横梁零件的结构轻量化研究：4. 关键吸能件的结构轻量化研究原散热器下横梁内板（壁厚1.5mm）轻量化结构的散热器下横梁内板（壁厚1.2mm，加强筋厚1.2mm）4. 关
5、键吸能件的结构轻量化研究原下横梁结构的变形 轻量化的下横梁结构的变形碰撞仿真对比分析4. 关键吸能件的结构轻量化研究轻量化前后的散热器下横梁结构吸能曲线对比轻量化结构的吸能量满足了原结构吸能量的要求4. 关键吸能件的结构轻量化研究在正面碰撞过程中，发动机罩板的铰链处发生 断裂导致整个发动机罩整体向上滑移，影响了乘 员舱的安全性。 发动机罩板的整体刚度过大，外板结构中的棱 边高度过大是导致外板结构刚度过大的主要原因。 4. 关键吸能件的结构轻量化研究三、发动机罩组件的结构轻量化研究 ：棱边高度过大发动机罩外板原结构 4. 关键吸能件的结构轻量化研究4. 关键吸能件的结构轻量化研究发动机罩内板原结
6、构 弱化外板刚度：将棱边去掉，板厚从1mm减至0.8mm；弱化内板刚度：方案一：在内板的前部三分之一处开诱导槽，槽宽20mm，深5mm，长150mm，板厚从 0.8mm减至 0.6mm； 方案二：在内板的二侧及前部开圆孔及长孔，具体尺寸如图，板厚从0.8mm减至0.6mm 。发动机罩组件的改进措施 ：4. 关键吸能件的结构轻量化研究改进的发动机罩外板结构 4. 关键吸能件的结构轻量化研究4. 关键吸能件的结构轻量化研究改进的发动机罩内板结构 方案一改进的发动机罩内板结构 方案二 4. 关键吸能件的结构轻量化研究R=24mmR16mmR=18mmR=22mmR=32mm长90mm，宽30mm长1
7、35mm，宽40mm方案可行性验证： 方案一内板结构的变形t=30ms t=60mst=90ms t=120ms4. 关键吸能件的结构轻量化研究方案二内板结构的变形t=30ms t=60mst=90ms t=120ms4. 关键吸能件的结构轻量化研究方案二中的发动机罩内板由于采用了开孔的形式， 适当的弱化了发动机罩组件的整体的刚度，使得在碰 撞过程中整个结构能够发生足够的塑性变形，吸收更 多的能量，所以铰链附近位置的变形小于方案一中结 构的变形。另外从下表可以看出，方案二的减重效果更好。 内板采用方案二的结构形式4. 关键吸能件的结构轻量化研究原发动机罩板质量 (Kg)改进后发动机罩板质量(K
8、g)减重效果(%)方案一16.5613.2719.87方案二16.5613.0321.32将轻量化的零件结构放入整车进行耐撞安 全性仿真，从零件变形、整车与刚性墙的碰撞力 、关键零部件上点的加速度以及关键零部件吸能 时间序列各方面分析、评价零件结构轻量化后对 整车耐撞安全性能的影响。整车耐撞安全性仿真及减重效果评价： 4. 关键吸能件的结构轻量化研究原前纵梁结构的变形 轻量化的前纵梁结构的变形整车耐撞安全性仿真：4. 关键吸能件的结构轻量化研究原散热器下横梁结构的变形轻量化的散热器下横梁结构的变形 前后二种结构整车最大位移相差很小，可以 满足变形都集中发生在车身前部的前半段，保证 乘员舱的安全
9、性。4. 关键吸能件的结构轻量化研究前后二种结构的整车吸能曲线前后二种结构的整车与刚性墙碰撞力曲线 前后二种结构整车吸能情况曲线的变化情况基本吻合 ， 且轻量化结构的整车与刚性墙的碰撞力峰值有所降低4. 关键吸能件的结构轻量化研究原结构与轻量化的结构在整车车身A柱上一点加速度曲线对比 轻量化结构与原结构的整车在车身A柱上一点的加速 度曲线变化趋势、峰值发生的时刻及大小基本一致 4. 关键吸能件的结构轻量化研究验证了零件结构轻量化方案的可行性！减重效果评价 ： 结构轻量化前后质量比较 散热器下横梁 减重效果22.88%，前纵梁减重效果9.11%发动机罩板的减重效果为21.32%4. 关键吸能件的结构轻量化研究原结构的零部件质量 （Kg）轻量化结构的零部件质量 (Kg)减重效果 (%)散热器下横梁7.155.5122.88前纵梁（左、右）6.816.209.11发动机罩(内、外板 )16.5613. 0321.32
