35、汽车生物复合材料碰撞盒的有限元分析碰撞性能研究

汽车生物复合材料碰撞盒的有限元分析碰撞性能研究

1. 引言

汽车前端设计有可溃缩区，在变形时会分层坍塌并吸收冲击力。这种变形起到缓冲作用，能减少汽车完全停止所需的时间，从而减轻对乘客的冲击，有可能挽救生命。汽车碰撞盒是前保险杠系统中的关键部件，用于吸收碰撞能量。其性能通过碰撞安全性来评估，即安全吸收碰撞能量以保护车内人员的能力。

1.1 碰撞安全性指标

• 能量吸收（EA） ：衡量碰撞过程中吸收的能量，计算公式为 (E = \int_{0}^{S} F(x) dx)，其中 (S) 是碰撞位移，(F) 是冲击力。
• 比能量吸收（SEA） ：指吸收体单位质量吸收的能量，计算公式为 (SEA = \frac{EA}{M})，其中 (M) 是结构的总质量。对于能量吸收结构，SEA 越高越好。
• 峰值载荷 ：部件在不发生严重永久变形的情况下所能承受的最大载荷。在低速和低能量碰撞中，高峰值载荷有助于避免不可逆变形，减少结构损坏。
• 平均载荷（(F_{mean})） ：通过能量吸收与变形位移相除计算得出，公式为 (F_{mean} = \frac{EA}{x})。平均载荷和压溃距离越高，吸收的能量越多，碰撞持续时间越长。
• 压溃力效率（CFE） ：定义为平均载荷与峰值载荷的比值，计算公式为 (CFE = \frac{F_{mean}}{F_{peak}} \times 100\%)。CFE 比值越接近 1，结构的能量吸