競优化2016-04-1417:49:00汽车工程学报2016年2期万庆冕++林建平图17方案C的能量吸L|0.00198220.00201350.00204470.002时间Z/=<湖泪竖密R510---(a)顶端宽度5nun(b)顶io寸4r(c)顶端宽度15nun(d)顶图15方案C的B柱截面f表6方案C的B柱截面模型名称，〔电2I到，角高底〃长席/(c)100。斜边(d)105°(a)90°斜边60________匸60/图12方案B的B柱截面简化;摘要：热成形材料因其可以利用单件热成形零件取代多层焊接结构，在汽车车身制造中应用越来越广泛。热成形零件的断面结构，是其能否达到高强度与轻量化两方面要求的关键。基于热成形B柱不同截面结构的有限元仿真，研究了各截面尺寸参数对其性能的影响，对相关规律数据进行归纳与总结，给出了一种乘用车热成形B柱截面结构设计方案，并验证了其合理性。关键词：热成形B柱；截面；结构设计；有限元仿真中图分类号：TH122文献标文献标识码：A文献标DOI:10.3969/j.issn.2095-1469.2016.02.09随看汽车产业的高速发展，乘用车辆的安全性和碰撞标准也越来越严格。传统钢材已无法同时满足高强度与轻量化的要求，导致各种新材料的运用渐渐成为常态。使用热成形材料之后，便可利用单件热成形零件取代Z前的多层焊接结构。由于结构形式的改变，对热成形零件的设计提出了更高的要求，尤其是热成形零件断面结构，往往决定着寒件是否能够达到轻量化与高强度两方面的要求。本文对热成形零件断面结构进行CAE试验模拟，阐述了不同结构的性能，并对其规律进行归纳总结，最终对B柱的碰撞变形模式进行改进，优化其碰撞形变量。1乘用车B柱简介1.1乘用车侧碰中B柱的作用在车辆发生侧面碰撞时，由碰撞产生的强大动能，通过车身侧面结构进行合理的吸收和传递。经过对碰撞力的分散和动能的减弱吸收，可以有效地保证车身乘员的牛•存空间，减少对车内乘员的伤害。碰撞时侧撞力的传递路径如图1所示［1］。侧撞动能传递路径主要有两条。(1)侧撞力由B柱向上传递至侧围内侧和车顶边梁，再通过车顶的横梁传递至车身非碰撞区一侧，同时沿A柱及侧禺传递至车身前部及后部。(2)侧撞力由B柱向下传递至地板门槛梁，然后通过地板横梁传递至车身非碰撞区一-侧，同时沿地板门槛梁传递至车身前舱及后舱。由此可见，车辆B柱在车辆发生侧碰的过程中，对于保护乘员并且连接车身其它结构件起着至关重要的作用［2］。1.2乘用车传统B柱与热冲压B柱结构对比分析由于乘用车B柱在车辆侧碰过程中的作用明显，所以对其结构和强度的要求较高。传统的车辆B柱由于材料特性的限制所以结构复杂，如图2所示。传统的车辆B柱，需要由B柱内板、加强版上、下，以及B柱外板组合而成，零件数量较多、重量大，开发前期设备和模具投入较大，并且由于工序复杂导致产品加工难度大，产品稳定性下降。利用热成形材料，可以将传统冷冲压材料焊接而成的B柱零件数量降至两个，较Z前6个零件大幅减少。有数据表明，相同车盘使用热成形零件后，同样的零件单套重量可以减少45%［3］,如图3所示。在使用热成形零件后，乘用车B柱单套零件数量大幅下降，抗冲击性能可以达到甚至超过传统材料的冷冲压多层焊接组合结构B柱，并有重量轻、模具开发费用低和生产工序成本下降等优点。2B柱仿真建模2.1仿真建模《汽乍侧面碰撞的乘员保护》法规[4]是我国侧撞法规的强制要求。碰撞物使用了移动变形障壁,以50km/h的速度与整车模型侧面相撞，如图4所示。整车有限元模型的真实性经过了试验验证⑸。但由于本试验仅是对热成形B柱影响因素进行分析，如果采用整车分析的方法，可能会增加试验变量，加大试验课差积累。所以本试验采用碰撞简化模型对B柱截面规律进行探%[6]o与B柱简化模型发生碰撞的为圆形柱[7],圆形柱本身为刚性材质，不发生变形。为了减少计算工作量，同时在不影响计算结果的前提下，取半圆进行建模，半圆柱截面直径为130mm,半圆柱高为120mm。模型如图5所示。热成形B柱由于其在车辆碰撞中的重要作用，需要达到耐冲击、吸能、形变量小于规范值等一系列要求。为设计出满足要求的热成形B柱，需要对热成形B柱截面进行研究[8],如图6所示。根据B柱截面形式将B柱截面两端延长。钢柱的质量为30kg,同时给予碰撞物11m/s的初速度，将其碰撞B柱截...