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1 概述

在各種汽車碰撞事故中，汽車側面碰撞事故發生率僅次于正面碰撞，其造成死亡和重傷的人數占交通事故死亡和重傷人數的23%^[1]。而汽車側面碰撞主要靠車門內飾板總成和和乘員安全約束系統吸收能量，車門內飾板作為側面碰撞過程中與乘員直接接觸的部件，對于能量吸收、降低碰撞速度、降低乘員的撞擊傷害具有重要作用^[2]。

    本文借助HyperMesh對車門內板總成進行前處理，運用RADIOSS求解^[3]，采用與試驗條件一致的沖擊頭模擬假人撞擊部位，即胸部、腹部和骨盆三個部位受碰，對比分析有無緩沖泡沫對車門內飾板總成的能量吸收，并且得出在潰縮空間范圍內，胸部、腹部和骨盆碰撞對乘員的傷害值。

2 碰撞點選擇及分析條件

根據GB 20071-2006^[4]建立直角坐標系（X、Y、Z）以及GB 20071-2006提供的EuroSIDⅡ型碰撞假人的技術規定及安放準則，可確定胸部、腹部和骨盆碰撞點位置，如圖1中的A點（胸部）、B點（腹部）、C點（骨盆）所示。有限元分析采用與試驗條件一致的沖擊頭，其質量為Kg，材料為7075鋁，結構模型如圖2所示。

3 有限元模型的建立

3.1 幾何模型

車門內飾板總成裝配體幾何模型如圖3所示，為了提高計算精度及計算效率，需簡化原始幾何模型，簡化后的車門內飾板總成裝配體如圖2所示。

3.2 網格劃分

根據模擬計算的精度要求，除了緩沖泡沫、沖擊頭為六面體實體單元，其余零部件均為中面四邊形單元，單元尺寸為1~8mm，四邊形單元數為176178，三角形單元數為5621，占總數3.1%，小于5%。

3.3 材料與屬性

前門門框、緩沖泡沫定義非線性真實應力-應變曲線，計算中所使用的材料參數見表2。考慮碰撞中材料應變率的影響，因此，塑料內飾板定義不同應變速率下的非線性真實應力-應變曲線，如圖4所示。

3.4 參數設置

    邊界條件為前門門框外圍固定約束；內飾板之間采用螺栓及卡扣方式連接；沖擊頭與車門內飾板、內飾板之間、內飾板與前門門框采用接觸關系，車門內飾板之間的摩擦系數設定為0.1，沖擊頭及車門鈑金與內飾板的摩擦系數設定為0.15。考慮到碰撞后緩沖泡沫可能破裂，在緩沖泡沫和鈑金件之間設置侵蝕接觸^[3]。

4 計算結果

4.1 胸部碰撞區域

由于內飾板之間卡扣連接方式過多，考慮緩沖泡沫與卡扣可能會干涉，因此，胸部暫無設置緩沖泡沫，胸部碰撞區域結果如圖5所示，

由圖5可以看出，當T=0.0043s時，內飾板潰縮空間為25mm，此時，胸部的最大沖擊力為2144N，滿足設計要求（在潰縮空間25mm范圍內，內飾板沖擊接觸力≤3.0KN）。同時，碰撞吸收能量為29868N·mm。

4.2 腹部碰撞區域

由于扶手盒結構的限制，緩沖泡沫未能直接作用在腹部碰撞區域，因此，緩沖泡沫對腹部的吸能影響很小，腹部碰撞區域結果如圖6所示，

由圖6可以看出，當T=0.0104s時，內飾板潰縮空間為30mm，此時，胸部的最大沖擊力為1301N，滿足設計要求（在潰縮空間30mm范圍內，內飾板沖擊接觸力≤2.5KN）。同時，碰撞吸收能量為16213N·mm。

4.3 骨盆碰撞區域

在骨盆碰撞相應的區域內設置了緩沖泡沫，對比分析了有無緩沖泡沫的情形下，內飾板沖擊接觸力和碰撞能量吸收的變化，骨盆碰撞區域結果如圖7所示，

由圖7可以看出，當T=0.0085s時，內飾板潰縮空間為25mm，此時，有無緩沖泡沫，骨盆的最大沖擊力分別為834N、729N，滿足設計要求（在潰縮空間25mm范圍內，內飾板沖擊接觸力≤3.0KN）。同時，有無緩沖泡沫，碰撞吸收能量分別為7184 N·mm、5352N·mm，緩沖泡沫占內飾板總成吸收能量的34%。

5 分析與結論

運用HyperMesh進行前處理，RADIOSS求解數據可很好的模擬車門內飾板總成側侵入碰撞，通過分析，車門內飾板總成側侵入碰撞滿足乘員傷害指標，且緩沖泡沫在骨盆碰撞中有很好的吸能效果，從而保證了產品的順利開發。分析結論表明：

（1）緩沖泡沫在骨盆碰撞中占內飾板總成吸收能量的34%；

（2）在潰縮空間內，胸部、腹部、骨盆的最大沖擊力均低于設計指標，滿足要求；

    （3）骨盆碰撞中，骨盆最大沖擊力遠低于設計指標，因此，緩沖泡沫結構對內飾板總成的能量吸收還有很大的提升空間。

6 參考文獻

[1] Paden M, Scurfield R Sleet D, et al. World report on road traffic injury prevention [M]. Geneva: World Health Organization, 2004:91-91.

[2] 陳衛，黎民.車門內飾板側撞乘員保護性能設計研究[J]，2014，（03）：14-17.

[3] 歐賀國，方獻軍，洪清泉，等.RADIOSS理論基礎與工程應用[M]. 北京：機械工業出版社，2013，（03）：301-305.

[4] B20071-2006. 汽車側面碰撞的乘員保護[S].

[5] 曲杰，鄭溫洛，楊軍.轎車車門內飾板總成側面耐撞性試驗研究及泡沫結構優化.2013第十六屆中國汽車安全技術國際研討會，2013，（06）：347-352.