泡沫铝在汽车工业的应用-汽车保险杠耐撞性评价及研究方法、安全设计原则

汽车保险杠耐撞性评价及研究方法

汽车保险杠主要是由保险杠横梁、保险杠支架、保险杠面罩以及保险杠骨架组成，其中主要用于碰撞吸能的结构就是保险杠横梁。保险杠的作用是汽车和其它车辆或者障碍物发生碰撞时，保护车身和附件不受损伤，主要是体现在碰撞过程中吸收能量，保护汽车翼板、灯具、水箱，减小汽车碰撞的维修费用。保险杠的另一作用体现在汽车外形美观、协调上。在轻微刮擦事故中，汽车保险杠可以缓冲外界冲击，碰撞后保险杠自动恢复外形：在低速碰撞中，汽车保险杠通过自身的塑性形变来吸收碰撞能量，从而减小对汽车主体结构的损毁；在高速碰撞时,将碰撞的冲击力分散到车架主体，增强结构的稳定性，避免局部变形区域过大以威胁乘员的生存空间。本章主要就汽车保险杠碰撞过程中吸能进行研究，讨论汽车保险杠的耐撞性。

汽车保险杠的安全设计原则

汽车保险杠设计要基本满足行人保护和低速碰撞吸能要求。设计保险杠要遵守以下设计准则:
(1)出于保护行人的目的，汽车和行人之间应设置一个缓冲区，即要求汽车保险杠是由“软”材料制成；
(2)为了减小汽车碰撞维修成本，优先考虑汽车保险杠和汽车纵梁之间用螺栓联接；
(3)保险杠刚度应小于汽车纵梁刚度，以保证汽车在高速碰撞时，保险杠发生完全压溃变形吸收尽量多的能量，减小对汽车主体结构的冲击；
(4)汽车保险杠的高度应尽量和汽车纵梁位于同一高度，以保证汽车碰撞的能量可以尽量均匀的传递到汽车纵梁。
出于保护行人的目的，汽车生产厂家在汽车保险杠横梁和保险杠外壳之间安装树脂类泡沫材料，这种泡沫材料非常质密且不容易变形。这种结构不仅为汽车和行人碰撞时提供缓冲，而且其对保险杠外壳起到支撑作用，保证保险杠外壳在轻微压迫下不易断裂或变形。
设计要求汽车在发生低速碰撞时，汽车主体结构不发生损伤，这就要求碰撞能量要在通过保险杠的塑性形变来完全吸收。汽车厂商为此设计了一段易轴向压溃的纵梁，其一端和保险杠横梁相连接，另一端通过螺栓和汽车纵梁相连接。这样在轻微碰撞事故中，这段易溃纵梁在轴向冲击载荷作用下压溃吸能，但是由于汽车纵梁强度较这段易溃纵梁更大而不易发生变形。通过拆卸易溃纵梁的可拆卸接口，可以简化事故后的维修成本。