ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ЭНЕРГОЁМКОСТЬ ОСНОВНЫХ СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ В ЗОНЕ БОКОВОГО УДАРА

Валерий Николаевич Зузов, Дмитрий Андреевич Сулегин

Аннотация


В настоящее время актуальной проблемой является обеспечение пассивной безопасности автомобиля при боковом ударе. В работе разработаны рациональные конечно-элементные модели (КЭМ) кузова, сминаемого барьера и столба, на базе которых получаются результаты с приемлемой точностью и минимальным временем решения при использовании решателя LS-DYNA. Поведение материала кузова и рамы описаны с использованием модели Джонсона–Кука, позволяющей учесть нелинейность материала и влияние скорости нагружения, а поведение пеноалюминия описано с использованием модели Дешпенда–Флека. Были проанализированы фазы деформирования кузова и характер деформирования элементов кузова. По результатам расчёта получено, что наиболее опасным режимом нагружения при боковом ударе является удар о столб. Анализ картины деформированного состояния при ударе о столб показал, что порог, дверь, крыша, пол и рама существенно деформируются и нуждаются в дополнительном исследовании и усилении, поэтому в данной работе было предложено усиление элементов конструкции кузова с помощью пеноалюминия. Анализ показал, что для удовлетворения требованиям пассивной безопасности необходимо комплексное усиление элементов кузова, но это влечёт за собой существенное увеличение массы кузова, поэтому в будущем необходимо проведение топологической и параметрической оптимизаций силовых элементов кузова

Ключевые слова


кузов; столб; пассивная безопасность; пеноалюминий; конечно-элементная модель; энергоёмкость; боковой удар

Полный текст:

PDF

Литература


Side structure sensitivity to passenger car crashworthiness during pole side impact analysis of passenger car side / D. Guang, W. Dazhi, Z. Jinhuan, H. Shilin // Tsinghua Sci Technol. – 2007. – Vol. 12 – P. 290–295.

Njuguna, J. The Application of Energy Absorbing Structures on Side Impact Protection Systems / J. Njuguna // International Journal of Computer Applications in Technology (IJCAT). – 2011. – Vol. 40, no. 4. – P. 208–217.

Crashworthiness and lightweight optimization to applied multiple materials and foam-filled front end structure of auto-body / Zhaokai Li, Qiang Yu, Xuan Zhao et al. // Adv. Mech. Eng. – 2017. – № 9 (8). – P. 1–21. DOI: 10.1177/1687814017702806.

A study of occupant ejection mitigation in side impact crashes / J. Dix, K. Sagawa, L. Sa-hare et al. // SAE International Journal of Passenger Cars – Mechanical Systems. – 2011. – Vol. 4 (1). – P. 91–99.

Cernicchi, A. Virtual modeling of safety helmets: Practical problems / A. Cernicchi, U. Galva-netto, L. Lannucci // Int. J. Crashworthiness. – 2008. – Vol. 13(4). – P. 451–467. DOI:10.180/ 13588260802055460.

Cazzola, G.J. Study of the bending response of metal foam-filled beams applied to enhance the rollover behavior of coach structures / G.J. Cazzola, E.A. Fazio, F. Aparicio Izquierdo // Int. J. Crashworthiness. – 2013. – Vol. 18(6) – P. 620–632. DOI:10.1080/13588265.2013.831516.

Gupta, S. Using CAE to evaluate a structural foam design for increasing roof strength / S. Gupta. – European LS-DYNA Users Conference. – Strasbourg, 2011. – 12 p.

Droste, A. Crash performance increase with structural BETAFOAM / A. Droste, J. Rottger S LS-DYNA Anwenderforum. – Frankenthal, 2007.

Paulino, M. An energy absorption performance index for cellular materials – development of a side-impact cork padding / M. Paulino, F. Teixeira-Dias // Int. J. Crashworthiness. – 2011. – Vol. 16(2) – P. 135–153. DOI:10.1080/13588265.2010.536688.

Goncharov, R.B. On criteria of selecting filler material parameters in supporting thin-walled frame-type structures in relation to the tasks of cars and tractors passive safety / R.B. Gon-charov, V.N. Zuzov // Engineering Journal: Science and Innovation. – 2019. – Iss. 4. – http://dx.doi.org/

18698/2308-6033-2019-4-1865.

Правила ЕЭК ООН № 95 (документ E/ECE/324/Rev.1/Add.94/Rev.2 − E/ECE/TRANS/505/

Rev.1/Add.94/Rev.2). Единообразные требования, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении защиты водителя и пассажиров в случае бокового столкновения. ООН, 2011. – 99 с.

Правила ЕЭК ООН № 135 (документ E/ECE/324/Rev.2/Add.134/Rev.1 – E/ECE/TRANS/505/Rev.

/Add.134/Rev.1). Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении их характеристик при боковом ударе о столб (БУС). ООН, 2016. – 48 с.

Шабан, Б.А. Особенности моделирования каркасных элементов кузовов и кабин ав-томобилей при исследовании пассивной безопасности / Б.А. Шабан, В.Н. Зузов // Наука и образование: научное издание. – 2012. – № 11. – C. 7–31 DOI: 10.7463/1112.0486675.

Шабан, Б.А. Особенности построения конечно-элементных моделей кабин для ис-следования пассивной безопасности при ударе в соответствии с правилами ЕЭК ООН № 29/ Б.А. Шабан, В.Н. Зузов // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. – 2013. – № 3. – C. 129–156. DOI: 10.7463/0313.0542301.

Основы разработки конечно-элементных моделей кузовных конструкций авто-транспортных средств. Расчеты на безопасность и прочность. / Л.Н. Орлов [и др.]. – Нижний Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т. им. Р.Е. Алексеева, 2014. – 143 с.

Deshpande, V.S. Isotropic models for metallic foams / V.S. Deshpande, N.A. Fleck // J. Mech. Phys. Solids. – 2000. – No. 48. – P. 1253–1283.

Vijayan, P. Design and impact analysis of light weight door panel of the car / P. Vijayan // International Journal of Research and Reviews in Applied Sciences And Engineering (IJRRASE). – 2016. – Vol 8, no.1. – P. 164–169.

Long, C.R. Analysis of a car door subjected to side pole impact / C.R. Long, S. Chung Kim Yuen, G.N. Nurick // Lat. Am. j. solids struct. – 2019. – Vol. 16, no. 8. DOI: 10.1590/1679-78255753.

Ghadianlou, A. Crashworthiness design of vehicle side door beams under low-speed pole side impacts / A. Ghadianlou, S. Abdullah // Thin-Walled Struct. – 2013. – Vol. 6. – P. 25–33.

Djojodihardjo, H. Modeling, Analysis and Comparative Study of Side Impact Beam / H. Djojodihardjo, Soo Lin Khai // International Journal of Engineering and Innovative Technolo-gy (IJEIT). – 2013. – Vol. 3, iss. 5.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.