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浅谈MPDB工况下的前端结构设计

2021-02-06 01:01
01  前言

众所周知,2020版Euro NCAP和2021版CNCAP使用正面50%重叠车-车对撞测试(MPDB)替代正面40%重叠可变性壁障碰撞测试(64ODB)。旨在通过碰撞兼容性考核推动大车小车和谐一体的交通环境。

在之前的文章《Euro NCAP 与 C NCAP MPDB差异介绍》中,已经对罚分细则做过介绍,可以看到,两个不同版本的MPDB评价中主要涉及到乘员载荷指标OLC、壁障变形量标准偏差SD、壁障击穿。

这三项评价指标中,根据欧洲MPDB试验结果,随着车辆整备质量的增加,乘员载荷指标OLC也会增加,OLC与整备质量呈正相关的关系。在MPDB罚分中,如何在保证壁障不被击穿的情况下,尽量减少壁障变形量标准偏差SD成为降低罚分的关键。

浅谈MPDB工况下的前端结构设计
图1 OLC与整备质量关系

02  SD评估区域

壁障变形量标准偏差SD评估区域为矩形。其下边界位于地面以上250mm处(距离壁障下边缘100mm),上边界位于地面以上650mm位置处;右边界距离MPDB面右侧边缘200mm处,左边界与试验车辆宽度相关,距离MPDB面右边缘的距离为车宽的45%。

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图2 SD评估区域

03  MPDB工况对前端结构设计要求

理想状态,若水箱上横梁、主缓冲梁、下缓冲梁在壁障上可以覆盖SD评估区域,而且刚度匹配,在碰撞结束后,壁障可以较为平整,获得比较低的SD值。

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图3 理想状态前端结构设计

然而,在整车设计中,受造型及前舱布置等限制,水箱上横梁、主缓冲梁、下缓冲梁很难做到完全覆盖壁障的评分区域。

04  几种不同车型前端结构设计

避免壁障击穿是获得较低的SD值的前提。在欧洲汽车年会上,某车企(A)通过延伸吸能盒背板,避免吸能盒附近应力集中,有效地防止壁障击穿。通过增加主缓冲梁Z向尺寸,优化截面形状,提升了主缓冲梁的抗弯刚度。上述更改同样增大了壁障与主缓冲梁载荷接触面积,使得壁障在试验后,更为平整,获得较低的SD值。

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图4 车企A前端结构设计思路

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图5 碰撞后MPDB壁障变形

还有的车企(B)通过增加lower member,为车体结构增加一条额外的载荷路径。通过在主吸能盒侧面增加副吸能盒,在碰撞中,使得lower member可以较早的进行载荷路径力的传递。主缓冲梁Y向延伸,增大与壁障的接触面积。

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图6 车企B载荷路径设计

值得一提的是,在主缓冲梁的最前端,该车企增加一块Y向约占主缓冲梁一半宽度的平板,该平板可增加车体与壁障小车的接触面积。上述四处更改,均旨在降低SD值。研究表明,通过这四处优化方案,车体可吸收较高的冲击能量,相应的壁障小车吸能降低,有效地推动大车小车和谐一体的交通环境。

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图7 车企B主缓冲梁增加平板

05  小结

上汽全球智能汽车架构(sigma)目前在研车型,涵盖燃油车、混动车、电动车。在目前的开发中,均已进行MPDB设计保护。在不久的将来,上汽将为推动大车小车和谐一体的交通环境做出自己的贡献。 

来源:上汽安全与CAE技术

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