[发明专利]一种前纵梁的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种前纵梁的设计方法。

背景技术

当前国内外主流的前纵梁结构设计思路是“对标车参考-初版结构数模-结构改进”。该设计思路的具体方法步骤为：首先，整车集成工程师对目标车进行动力总成选型、底盘定型以及发动机舱布置等；其次，车身设计工程师参考大量同级别的汽车，选定某一具有代表性的汽车作为对标车，然后参考对标车的尺寸、材料，再辅以工程师以往的经验，设计出目标车的初版车身结构CAD三维数模。再综合获得工程样车CAD数模，并进行工程样车的试制试验，即在设计出工程样车后进行碰撞试验，如果不合格，再进行工艺性调整，重复进行工程样车CAD数模建立、工程样车试制试验；直至性能达标，获得可以进行量产的汽车车身数模，最终实现汽车量产。

但是上述方法效率低下，而且成本较高。

发明内容

为克服现有技术中前纵梁的设计方法效率低，成本高的问题，本发明提供了一种前纵梁的设计方法，其效率高，成本低。

本发明公开的前纵梁的设计方法包括：

S1、获取对标车正面碰撞时的加速度-时间曲线和压溃距离-时间曲线；

S2、目标车前纵梁最前端到动力总成前端的长度为X；结合压溃距离-时间曲线获取开始产生压溃时的第一时刻t₀，以及压溃距离为X时对应的第二时刻t₁；

S3、结合加速度-时间曲线，获取在t₀-t₁时间段内对标车的恒定等效加速度a；

S4、获取目标车试验质量m；结合恒定等效加速度a和目标车试验质量m，通过F=ma计算出目标车在t₀-t₁时间段内受到的等效平均碰撞力F；

S5、根据在前纵梁最前端到动力总成前端的吸能段内前纵梁所承担的碰撞力的比重，获取前纵梁在t₀-t₁时间段内受到的等效碰撞力；

S6、根据承力部件在t₀-t₁时间段内受到的等效碰撞力获取前纵梁横截面的长度、宽度、壁厚及材料参数。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在如下问题：

由于目标车与对标车在底盘、动力总成、造型等诸多方面的不同，导致基于经验和对标设计得出的目标车初版车身结构往往存在局部甚至全局的缺陷，例如碰撞性能不能满足要求等。因此，在设计出初版车身结构数模后仍需做大量的结构优化，导致后续仍需多批次的工程样车实验验证，整车开发成本较高。

为了减少目标车初版车身结构上的缺陷，传统设计方法可借助仿真分析手段优化车身结构，逐步更新出多批次的工程样车三维数模，通过多次的“仿真优化-实验验证”方式将汽车结构的缺陷消除。但由于底盘总布置先于车身结构数模的具体设计，导致为了达到底盘总布置的要求，后期的工程样车数模设计缺陷甚至是难以消除的。

另外，传统设计方法下，必须等全部数模设计完成后，才能进行结构碰撞仿真优化，此时由于发动机各总布置已经趋于完成，优化改动方案往往难以实施。此方法可简称为“先经验设计，后分析优化”模式，后期的结构(仿真)优化处于被动的地位。

由前述可知，采用“经验设计-优化分析”方法对车身前部承力结构进行设计时，车身工程师对承力部件的设计仅凭自己的经验，对承力部件的截面尺寸、厚度及材料没有一个概念的指导，因此，设计出的承力部件难以满足目标要求，有时甚至需要重新设计，既浪费了车身工程师和仿真工程师的精力，又造成效率低下，影响到车型开发的时间节点。

因此，发明人认为，如果可以在车身设计开始之前，利用仅有的数据，准确地获得承力部件的结构设计参数，不仅可以避免承力部件的设计缺陷，提高设计效率，而且能够提高碰撞性能。

本发明结合对标车的碰撞曲线，将对标车碰撞过程中的加速度进行等效处理，优化车身前部结构的设计。本发明通过获取达到较好碰撞性能的对标车的加速度曲线，获得良好的车身安全“基因”，因此，依本发明方法设计方法获得的车身前部结构更加合理，缺陷更少，有利于汽车后续设计的进行。

同时，本发明直接将数模的合理设计提前到与底盘总布置同时进行，联合已选好型的发动机和底盘开展硬点总布置，各硬点位置充分根据本发明设计出的车身前部结构布置，此时两项工作相互协调可以在整车开发的初期即获得较好的车身结构及总布置方案。