廣州順天裝備制造有限公司

    在塑料加工工業(yè)中，熱壓成型法是一種應用廣泛的材料加工方法，其過(guò)程相對簡(jiǎn)單，將材料加熱后把模型固定在加熱板上注入材料，調節溫度，使得材料硬化^[9-10]。然而，對于汽車(chē)的B柱，現有的加工理論大多基于冷壓成型方法。該方法在碰撞中容易產(chǎn)生開(kāi)裂、回彈等不安全現象。如圖3(a)所示，B柱包含上下兩個(gè)部分，為保證B柱的強度，又增加兩個(gè)加強件。圖3(b)是使用熱壓成型方法設計的B柱模型。各方法下模型的參數，如表1所示?？梢钥闯?，使用熱壓成型方法使汽車(chē)零部件的質(zhì)量有了明顯下降，從而達到了輕量化設計的目的。

    根據能量守恒定律，可以得到仿真環(huán)境中各個(gè)能量隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)。由于有限元仿真計算時(shí)，無(wú)法取到無(wú)窮大，因此有可能造成能量的泄露。而由圖4可看出，系統中的Hourglass Energy趨近于0。因此，本文建立的仿真環(huán)境及碰撞模型滿(mǎn)足能量守恒，可以用于汽車(chē)零部件的碰撞效果試驗。給出了碰撞發(fā)生40 ms后，使用熱壓/冷壓成型理論制造的B柱汽車(chē)的車(chē)身形變對比?？梢悦黠@的看出，圖5(b)中使用熱壓成型理論的汽車(chē)車(chē)身在遭受同等級別的撞擊時(shí)，其側面車(chē)身的形變程度(門(mén)板、防撞梁等部件)遠小于圖5(a)中的車(chē)身。為了定量地衡量不同工藝下的車(chē)身變形程度，本文還選取了駕駛員駕駛汽車(chē)時(shí)預估的頭部和中間肋骨在車(chē)內所處的位置進(jìn)行了碰撞侵入的分析，結果如圖6所示。

    圖6給出了碰撞后汽車(chē)的侵入情況。從圖6(a)和圖6(b)可以看出，原始的頭部參考點(diǎn)的大形變距離為46.56 mm，輕量化設計后的大形變距離為45.95 mm，優(yōu)化了1 mm。原始上肋部參考點(diǎn)的大形變距離為116.89 mm，輕量化設計后的大形變距離為109.89 mm，優(yōu)化了7 mm。從圖6(c)～圖6(d)可以看出，原始頭部參考點(diǎn)大速度為5.61 m·s^-1，輕量化設計后為5.44 m·s^-1。原始上肋骨的參考點(diǎn)速度為6.63 m·s^-1，輕量化設計后的速度為6.47 m·s^-1。兩個(gè)部位參考點(diǎn)速度均降低了約1.7 m·s^-1。在碰撞試驗中，參考點(diǎn)形變距離的大小可以表征碰撞對于駕駛員的擠壓狀況，速度的大小可以表征碰撞對于駕駛員沖擊的能量。從仿真結果可以看出，經(jīng)過(guò)熱壓成型后在汽車(chē)車(chē)身在輕量化的同時(shí)，降低了碰撞的擠壓和沖擊力，從而可滿(mǎn)足汽車(chē)碰撞的安全性需求。