某车门碰撞性能分析及结构优化研究
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的 碰 撞 过 程 进 行 分 析 。分 别 取 ５ｍｓ １ ｓ １ ｓ 、０ｍ 、 ５ｍ 和
图 ４ 单元 ３４０ ０ ０ ８的 位 移 — — 时 间 曲 线
２３ 侵 入 速 度 ．
侵入 速度 越小 ， 速度 变 化 曲线越平 缓 ， 员所 受 乘
伤 害 值 就 越 小 。 ５所 示 为 单 元 ３ ４ ０ 图 ０ ０ ８的 速 度 — —
面 接触 （ ｕｏ ｔ ｉｇｅＳ ｒ ｃ ） 两 个 接触 的静 摩 Ａ ｔｍａ ｃＳｎ ｌ ｕｆ ｅ ： ｉ ａ 擦 系 数均 为 ０３ 动 摩 擦 系 数均 为 ０２ ， －， ．５ 衰减 系数 为
０．５ １
２ 碰 撞 仿 真 结 果 分 析
２ １ 仿 真 结 果 ．
由于 车 门与 乘 员 之 间 的 空 间 有 限 ，一般 在 ２ ０ ｍｓ 右 车 门 内板 就 会接 触 到 乘 员 ， 选 取前 ２ ｓ 左 故 ０ｍ
保改 进后 的车 门质量 不增 加 。
窨
罐
时 间／ ｍｓ
图 ６ 系统 各 能量 随 时 间 的 变 化 曲 线
图 ７ 车 门 外 板拼 焊板 母 板 位 置
由上述 三个 指标 可 以看 出 ，该车 门在 碰撞 过程 中侵入 量 大 ， 入速 度 过快 ， 侵 速度 衰减 量 较 小 ， 吸能 能 力较 差 ，无法 有效 的保证 乘 员的安 全 ，应给 予改
统 动 能减 小 ， 总 能量 不 变 ， 但 符合 能 量 守恒 定 律 ， 仿 真 结束 时 车 门 内能 为 １ ．２ｋ ， 即吸 收能 量 １ ．２ １ Ｊ 也 ８ １ ８
ｋ。 Ｊ
汽车科技第５ ０１ 月 期２１年９
车 门外板 的一 致。 去除母 板 ｌ ３处 的外 板加 强板 ， 、 确
撞变 形过程 。 用侵 入量 、 利 侵入 速度 和车 门内能三 个 指标 ， 评价 改进 后 的车 门碰 撞 性能 。
４１ 改 进 后 的 侵 入 量 ．
改进 后 单 元 ３ ４ ０ ０ ０ ８的 位移 —— 时 间 曲线 如 图
８所 示
１ 车辆 轻量 化 的两 个 方法是 结构 轻量 化和材 料 ）
某 门 性能 析 结 优 研 朱江 郭 茹， 剑 车 碰撞 分 及 构 化 究／ 森， 艳 陈
设 计 ・ 犴究 矗
衡 量车 门碰 撞性 能 的三个 重要 指标 是车 门 内板 侵 入量 ， 门 内板 侵 入速度 和 车 门吸能 能力 。 车 下面 针
对 这三 个性 能指 标 ， 对车 门碰 撞性 能进 行分析 。
１ ６
１ ４ １ ２
—
１ Ｏ
∞
８
蠢 ６
４
２ ０
－
２
５ 单 ３ ０ ０ ８ 的 速 度 — — 时 间 曲 线 １３４ ０ ５
２４ 车 门 内能 ． 车 门 的内能 变化 反映其 吸 能大小 。碰 撞过 程 中
（ １ ｌ ｃ）５ ｆｓ （ ２ ｄ）０ ｍｓ
能。 在 Ｌ — Ｙ Ａ 中 ， 取 碰撞 过程 中单元 ３ ４０ ８ ＳＤ Ｎ 提 ０ ０
的位移— — 时 间 曲线 ， 图 ４所示 ， ３ｍ 如 在 ｓ时 ， 元 单 开 始侵 入 ，０ｍｓ ２ 时侵 入 பைடு நூலகம்最 大 为 ２ ５０ １ ．８ｍｍ，入 侵 量 与 时 间呈线 性关 系
２２ 车 门侵 入量 ．
由于该 车 门模 型 没有添 加 内饰 ，车 门内板 结 构 简单 ， 无法 用于确 定 车 门侵 入 量 ， 选择 防撞杆 上 编 故
图 ２ 点 焊 有 限 兀 模 型
号 ３ ４０ ８的单 元 的侵入 量 来衡 量该 车 门 的碰 撞 性 ０ ０
１３ 接 触 定 义 ．
轻量 化 ， 拼焊板 能减 少零件 的数量 ， 同时可 以用 高性 能 材料 进行 局部 加强 ，从而 确保 在 整体 性 能不 下 降 的前提 下 实现轻 量化 。 ２ 在 提 高耐 撞 性 方面 ， 焊 板 可 以减 少 加 强件 ） 拼 的数 目，在碰 撞 主要 接触 区域采 用 大厚度 或者 高 强 度 材料 的母板 来 提高碰 撞 性能 。 ３ 拼焊 板 在 我 国 的生 产 技术 日趋成 熟 ， ） 生产 能
２ ０ｍｓ时的车 门变形 云图 ， 图 ３所 示 。由图可 以看 如 出 ，车 门与 刚性 柱接 触部 分 随着 时 间的推 移 变形越 来 越大 ： 框部 分变 形较 小 ， 左 侧边 框 处有部 分焊 边 但 点 断裂 ； 该碰 撞 仿真 过程 与 实际碰 撞过 程 大致相 符 。
时 间 曲线 。 以看 出 ， ３ ４ｍｓ 可 在 ～ 这个 时 间段 ， 度 变 速 化极 大 ， ４ ｍ 在 ｓ时达 到最 大值 １ ． ／ ， ｓ以后 ４５ ｍ ｓ４ｍ ９ 速度 衰减 不 明显 ， 且变 化过程 有 少许 的波 动 ， 真结 仿 束 时速度 为 １ ．９ｍ ｓ ０１ ／
进。
４ 改 进 后 的 仿 真 分 析
将 原 车 门碰撞 有 限元模 型 中的外 板 改 为如 图 ７
所 示 的拼焊板 ， 重新 建立碰 撞仿 真模 型 ， 拟 车 门碰 模
３ 改 进 措 施
拼 焊板 是将 不 同厚 度 、不 同材质 或不 同表 面涂 层 的平 板焊 接在 一起 。拼焊 板技 术 有诸 多优点 ：
系统 各 能量 随时 间 的变化 曲线 如 图 ６所 示。从 图 中
可 以看 出 ， ２ｍ 之 前 ， 撞 过程 尚未 进行 ， 能量 在 ｓ 碰 各
图 ３ 车 门碰 撞 变形 过 程
保持不变， 随着 碰撞 过程 的进 行 ， 门 内能增 加 ， 车 系
・
１ ・ ７
设 计 一ｌ 究 礤
在碰 撞仿 真 中 ， 触 的定 义也是 至 关重 要 的。 接 本
文定 义如 下 两个接 触 ：刚性柱 与车 门外 板 之间 的接
触 ，定 义 其 为 自动 面 面 接 触 （ ｕｏ ｔ ｕｆｃ ｏ Ａ ｔ ｉ Ｓ ｒ ｅＴ ｍａ ｃ ａ Ｓ ｒ ｃ ） 车 门 各 板 件 之 间 的 接 触 ， 义 其 为 自动 单 ｕｆ ｅ ： ａ 定
图 ４ 单元 ３４０ ０ ０ ８的 位 移 — — 时 间 曲 线
２３ 侵 入 速 度 ．
侵入 速度 越小 ， 速度 变 化 曲线越平 缓 ， 员所 受 乘
伤 害 值 就 越 小 。 ５所 示 为 单 元 ３ ４ ０ 图 ０ ０ ８的 速 度 — —
面 接触 （ ｕｏ ｔ ｉｇｅＳ ｒ ｃ ） 两 个 接触 的静 摩 Ａ ｔｍａ ｃＳｎ ｌ ｕｆ ｅ ： ｉ ａ 擦 系 数均 为 ０３ 动 摩 擦 系 数均 为 ０２ ， －， ．５ 衰减 系数 为
０．５ １
２ 碰 撞 仿 真 结 果 分 析
２ １ 仿 真 结 果 ．
由于 车 门与 乘 员 之 间 的 空 间 有 限 ，一般 在 ２ ０ ｍｓ 右 车 门 内板 就 会接 触 到 乘 员 ， 选 取前 ２ ｓ 左 故 ０ｍ
保改 进后 的车 门质量 不增 加 。
窨
罐
时 间／ ｍｓ
图 ６ 系统 各 能量 随 时 间 的 变 化 曲 线
图 ７ 车 门 外 板拼 焊板 母 板 位 置
由上述 三个 指标 可 以看 出 ，该车 门在 碰撞 过程 中侵入 量 大 ， 入速 度 过快 ， 侵 速度 衰减 量 较 小 ， 吸能 能 力较 差 ，无法 有效 的保证 乘 员的安 全 ，应给 予改
统 动 能减 小 ， 总 能量 不 变 ， 但 符合 能 量 守恒 定 律 ， 仿 真 结束 时 车 门 内能 为 １ ．２ｋ ， 即吸 收能 量 １ ．２ １ Ｊ 也 ８ １ ８
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汽车科技第５ ０１ 月 期２１年９
车 门外板 的一 致。 去除母 板 ｌ ３处 的外 板加 强板 ， 、 确
撞变 形过程 。 用侵 入量 、 利 侵入 速度 和车 门内能三 个 指标 ， 评价 改进 后 的车 门碰 撞 性能 。
４１ 改 进 后 的 侵 入 量 ．
改进 后 单 元 ３ ４ ０ ０ ０ ８的 位移 —— 时 间 曲线 如 图
８所 示
１ 车辆 轻量 化 的两 个 方法是 结构 轻量 化和材 料 ）
某 门 性能 析 结 优 研 朱江 郭 茹， 剑 车 碰撞 分 及 构 化 究／ 森， 艳 陈
设 计 ・ 犴究 矗
衡 量车 门碰 撞性 能 的三个 重要 指标 是车 门 内板 侵 入量 ， 门 内板 侵 入速度 和 车 门吸能 能力 。 车 下面 针
对 这三 个性 能指 标 ， 对车 门碰 撞性 能进 行分析 。
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５ 单 ３ ０ ０ ８ 的 速 度 — — 时 间 曲 线 １３４ ０ ５
２４ 车 门 内能 ． 车 门 的内能 变化 反映其 吸 能大小 。碰 撞过 程 中
（ １ ｌ ｃ）５ ｆｓ （ ２ ｄ）０ ｍｓ
能。 在 Ｌ — Ｙ Ａ 中 ， 取 碰撞 过程 中单元 ３ ４０ ８ ＳＤ Ｎ 提 ０ ０
的位移— — 时 间 曲线 ， 图 ４所示 ， ３ｍ 如 在 ｓ时 ， 元 单 开 始侵 入 ，０ｍｓ ２ 时侵 入 பைடு நூலகம்最 大 为 ２ ５０ １ ．８ｍｍ，入 侵 量 与 时 间呈线 性关 系
２２ 车 门侵 入量 ．
由于该 车 门模 型 没有添 加 内饰 ，车 门内板 结 构 简单 ， 无法 用于确 定 车 门侵 入 量 ， 选择 防撞杆 上 编 故
图 ２ 点 焊 有 限 兀 模 型
号 ３ ４０ ８的单 元 的侵入 量 来衡 量该 车 门 的碰 撞 性 ０ ０
１３ 接 触 定 义 ．
轻量 化 ， 拼焊板 能减 少零件 的数量 ， 同时可 以用 高性 能 材料 进行 局部 加强 ，从而 确保 在 整体 性 能不 下 降 的前提 下 实现轻 量化 。 ２ 在 提 高耐 撞 性 方面 ， 焊 板 可 以减 少 加 强件 ） 拼 的数 目，在碰 撞 主要 接触 区域采 用 大厚度 或者 高 强 度 材料 的母板 来 提高碰 撞 性能 。 ３ 拼焊 板 在 我 国 的生 产 技术 日趋成 熟 ， ） 生产 能
２ ０ｍｓ时的车 门变形 云图 ， 图 ３所 示 。由图可 以看 如 出 ，车 门与 刚性 柱接 触部 分 随着 时 间的推 移 变形越 来 越大 ： 框部 分变 形较 小 ， 左 侧边 框 处有部 分焊 边 但 点 断裂 ； 该碰 撞 仿真 过程 与 实际碰 撞过 程 大致相 符 。
时 间 曲线 。 以看 出 ， ３ ４ｍｓ 可 在 ～ 这个 时 间段 ， 度 变 速 化极 大 ， ４ ｍ 在 ｓ时达 到最 大值 １ ． ／ ， ｓ以后 ４５ ｍ ｓ４ｍ ９ 速度 衰减 不 明显 ， 且变 化过程 有 少许 的波 动 ， 真结 仿 束 时速度 为 １ ．９ｍ ｓ ０１ ／
进。
４ 改 进 后 的 仿 真 分 析
将 原 车 门碰撞 有 限元模 型 中的外 板 改 为如 图 ７
所 示 的拼焊板 ， 重新 建立碰 撞仿 真模 型 ， 拟 车 门碰 模
３ 改 进 措 施
拼 焊板 是将 不 同厚 度 、不 同材质 或不 同表 面涂 层 的平 板焊 接在 一起 。拼焊 板技 术 有诸 多优点 ：
系统 各 能量 随时 间 的变化 曲线 如 图 ６所 示。从 图 中
可 以看 出 ， ２ｍ 之 前 ， 撞 过程 尚未 进行 ， 能量 在 ｓ 碰 各
图 ３ 车 门碰 撞 变形 过 程
保持不变， 随着 碰撞 过程 的进 行 ， 门 内能增 加 ， 车 系
・
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在碰 撞仿 真 中 ， 触 的定 义也是 至 关重 要 的。 接 本
文定 义如 下 两个接 触 ：刚性柱 与车 门外 板 之间 的接
触 ，定 义 其 为 自动 面 面 接 触 （ ｕｏ ｔ ｕｆｃ ｏ Ａ ｔ ｉ Ｓ ｒ ｅＴ ｍａ ｃ ａ Ｓ ｒ ｃ ） 车 门 各 板 件 之 间 的 接 触 ， 义 其 为 自动 单 ｕｆ ｅ ： ａ 定
