[发明专利]环状路径车身结构设计评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车身结构设计评估方法，尤其是涉及汽车工程开发过程中对车身结构设计的评估。

背景技术

本发明的技术背景是提出一种环状路径车身结构设计理论与方法，即从各主机厂大量车型的车身结构中提取出车身设计的共同特征，吸收各主机厂在车身结构设计上的优秀基因，根据共同特征和被实践证明了的车身设计优秀基因，建立一套统一的车身结构设计理论与方法，以满足更高的碰撞法规要求，并适应车身轻量化设计的要求，为本发明方法的应用提供实施对象和目标，本发明的参考的文献为2002-2010年欧洲白车身会议(Euro-Car-Body，简称ECB)各主机厂的车身主题报告。

毫无疑问，各种安全法规促进了车身结构设计水平的提高，其中NCAP体系由于其更高的碰撞速度对车身结构设计提出了挑战，但随着各主机厂对新材料新工艺的应用、车型平台车身结构设计的不断完善，达到五星标准车型越来越多，NCAP对汽车安全的区分作用越来越弱，因此，提高安全标准是一种潜在的趋势。随着安全法规越来越高，消费者对汽车碰撞安全的考虑成为其购车的一个至关重要的因素，主机厂对车身碰撞安全的考虑从设计、仿真、实验、到生产的各个环节都围绕其作为重点而展开，因此，车身碰撞安全性能开发是汽车研发的核心内容之一。

在车身工程设计阶段，车身轻量化设计基本思路是保持现有车身结构设计在碰撞安全性能和刚度性能不变差或变差的程度在可接受范围之内，即“结构帕累托设计原则”，提出具体的减重目标，对车身结构进行优化设计，此时，碰撞安全性能与刚度性能往往是相冲突的，一方面，与安全相关的结构不一定与刚度相关，与刚度相关的结构不一定与安全相关，由于专业的局限性，工程师更多的是站在自身的专业角度考虑问题，缺乏一个性能平衡的视角，难以提出兼顾的方案；另一方面，传统的车身结构对碰撞安全性能和刚度性能缺乏一种兼顾的设计方法与思路，因此，对轻量化设计中性能冲突问题的思考是提出环状路径车身设计理论与方法的出发点。

目前，车身结构设计的挑战在于其目标之间的冲突性——在满足高标准安全法规的要求、具备较好的舒适性和操纵稳定性的前提下，进行车身轻量化设计。在ECB2003中，Ford在其车型新福克斯C-Max介绍中提出“The target to develop a stiffand safe body structure for the Focus C-Max(目的是为福克斯C-Max开发出一种具有高刚度和高安全性的车身结构)”；在ECB2008中，HONDA在其车型NewJAZZ介绍中就白车身性能要求提出三点：Handingand Comfort(操纵稳定性和舒适性)；Safety(安全)；Achievement of Weight Reduction(减重效果)，其中“Handing and Comfort”与Ford所指的“stiff”，一个是果一个是因，是同一个性能的不同提法，而“Achievement of Weight Reduction”是指轻量化设计，用一个词概括就是“save”，节省质量、节省成本。同时，车身耐久性能作为车身结构设计的一个重要考察点之一，与刚度性能本质上是同一的，车身刚度越好车身耐久性越好，是刚度内涵的一个性能，做一个性能处理。因此，基于此提出车身结构设计的“3S-Tsrgets(3S目标)”，即“Stiff(高刚度)”、“Safe(高安全)”、“Save(轻量化)”。

车身碰撞安全设计理念，简单概括是“压溃吸能、分散载荷”，最早由安全设计的领先者Volvo提出，具体设计要求是“前舱充分压溃吸能、乘员舱保持完整”，已经成为全球各主机厂进行车身碰撞安全结构设计的出发点。按照法规要求，在能量一定的情况下，比如正碰，毫无疑问假人不能吸收能量，车身后部不会吸收能量，乘员舱不能吸收能量，会使假人失去生存空间，显然，只能是前舱吸收能量，问题是如何让前舱吸收更多的碰撞能量，如何尽可能的保护乘员舱的完整性，这是一个“八仙过海各显神通”的问题，具体结构设计上没有谁好谁差的问题，最终由假人给出回答。

从历年ECB材料来看，明确提出其车身碰撞安全结构的有Audi、HONDA、Nissan，提出安全概念的有Toyota，以下对各主机厂的车身碰撞安全结构和概念做一个简单介绍。