多层复合新型防撞装置及其碰撞性能分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多层复合新型防撞装置及其碰撞性能分析方法，多层复合新型防撞装置中一层碰撞吸能结构、二层碰撞吸能结构、三层碰撞吸能结构依次沿纵向排布，当追尾碰撞时，依次接触一层碰撞吸能结构、二层碰撞吸能结构、三层碰撞吸能结构；所述一层碰撞吸能结构包括树脂防护罩以及封装于所述树脂防护罩内的泡沫铝材料，所述二层碰撞吸能结构为蜂窝铝，所述蜂窝铝沿纵向延伸；所述三层碰撞吸能结构包括呈矩阵排布的吸能单元以及填充于所述吸能单元内的泡沫铝，每一个吸能单元沿纵向延伸。能够提供多层碰撞缓冲保护，低速、中速、高速追尾碰撞时，一层、二层、三层碰撞缓冲机构分别起主要的缓冲吸能作用。分别起主要的缓冲吸能作用。分别起主要的缓冲吸能作用。

【技术实现步骤摘要】
多层复合新型防撞装置及其碰撞性能分析方法


[0001]本专利技术涉及汽车工程技术
，特别是涉及一种多层复合新型防撞装置及其碰撞性能分析方法。

技术介绍

[0002]乘用车与专用汽车发生的追尾事故是最为严重的交通事故类型之一，我国现行的专用汽车后下部防护装置基本为钢材或铝材焊接而成的框架结构，此结构在实际追尾事故中难以有效吸收碰撞能量并阻止乘用车侵入车底，从而造成严重的人员伤亡和车辆损毁。
[0003]防撞模块安装与专用汽车尾部，通过内部吸能结构吸收追尾碰撞能量，通过吸能结构刚强度设计、变形模式设定实现碰撞加速度规划，并避免乘用车钻入专用车车底；防撞模块的应用能够将乘用车追尾加速度控制在安全范围，保证乘用车乘员舱的完整性。
[0004]目前，国家及地方相关部门相继出台文件，严格要求从安全设施配备等方面强化道路施工、作业安全管理；依据法规中道路施工、作业车辆需加装防撞装置的要求。
[0005]根据市场反馈，防撞模块除防撞性能要求外，轻量化及维修经济性同样是市场需求的焦点。目前，国内市场防撞装置产品，碰撞吸能比相对偏低，并且在中低速碰撞后也需整体更换，其性能缺陷难以满足市场不断提高的应用需求。
[0006]因此，多层复合式新型防撞装置的研发与应用成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对现有技术中防撞结构存在的技术缺陷，而提供一种多层复合新型防撞装置。
[0008]本专利技术的另一个目的是提供所述多层复合新型防撞装置的碰撞性能分析方法。
[0009]为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
[0010]一种多层复合新型防撞装置，包括封装结构、固定于所述封装结构顶部的一层碰撞吸能结构、相邻所述一层碰撞吸能结构封装于所述封装结构内的二层碰撞吸能结构以及相邻所述二层碰撞吸能结构封装于所述封装结构内的三层碰撞吸能结构；
[0011]一层碰撞吸能结构、二层碰撞吸能结构、三层碰撞吸能结构依次沿纵向排布，当追尾碰撞时，依次接触一层碰撞吸能结构、二层碰撞吸能结构、三层碰撞吸能结构；
[0012]所述一层碰撞吸能结构位于防撞装置的最前端，所述一层碰撞吸能结构包括树脂防护罩以及封装于所述树脂防护罩内的泡沫铝材料；
[0013]所述二层碰撞吸能结构为蜂窝铝，所述蜂窝铝沿纵向延伸；
[0014]所述三层碰撞吸能结构包括呈矩阵排布的吸能单元以及填充于所述吸能单元内的泡沫铝，每一个吸能单元沿纵向延伸。
[0015]在上述技术方案中，所述吸能单元呈矩阵排布，排布间距大于吸能单元的截面直径尺寸。
[0016]在上述技术方案中，所述吸能单元为多边形或圆形的壳体，所述壳体内填充泡沫
铝。
[0017]在上述技术方案中，所述壳体的材质为铝合金。
[0018]在上述技术方案中，所述壳体为中间设有隔板的多胞结构。
[0019]在上述技术方案中，所述吸能单元为形成于蜂窝铝主体结构中的圆柱形或多边柱形空腔，每一个所述圆柱形或多边柱形空腔沿纵向延伸，所述圆柱形或多边柱形空腔内填充泡沫铝。
[0020]在上述技术方案中，所述树脂防护罩与封装结构通过螺栓连接。
[0021]在上述技术方案中，所述封装结构为分体结构，不同分层之间单独封装并通过螺栓连接。
[0022]在上述技术方案中，所述封装结构的材质为铝合金板。
[0023]本专利技术的另一方面，还包括所述多层复合新型防撞装置的碰撞性能分析方法，包括以下步骤：
[0024]步骤S1，依据法规要求，对多层复合防撞装置涉及的泡沫铝材料、蜂窝铝材料、泡沫铝填充多边形吸能单元分别进行零部件高速压缩试验，获取各自的碰撞加速度、碰撞力、吸能量、压缩量等参数；
[0025]碰撞试验台车进行正面碰撞，获取碰撞试验台车在碰撞过程中的溃缩距离与时间曲线、原始低速碰撞试验数据、原始中速碰撞试验数据碰、原始高速碰撞试验数据碰以及撞试验台车CAD数模，同时获取碰撞试验台车的各种参数；
[0026]步骤S2、创建上述的多层复合防撞装置的有限元碰撞仿真模型，包括各部件网格划分，各部件赋予部件属性值；对建立完成的仿真模型施加与步骤S1同样的边界条件。
[0027]步骤S3、将生成的多层复合防撞装置有限元模型提交到运算器中，进行碰撞仿真，并将碰撞仿真过程数据输出；
[0028]步骤S4、将步骤S3所得出的碰撞加速度、碰撞力、吸能量、压缩量等仿真结果参数与步骤S1原始碰撞试验数据进行对比分析，并对仿真模型进行校准调试；
[0029]步骤S5、根据步骤S4对比结果，对步骤S2中多层复合防撞装置进行模型参数调整、材料属性参数调整、连接方式调整、仿真参数调整；
[0030]步骤S6、将步骤S5所得防撞装置模型提交到运算器中，进行碰撞仿真，并将碰撞仿真过程数据输出；
[0031]步骤S7、将步骤S6数据分别与步骤S1原始碰撞试验数据进行对比分析，当二者结果不一致时，返回步骤S5；当二者结果一致时，输出该有限元模型。
[0032]步骤S8、将步骤S7所得的与试验数据一致的各层有限元碰撞仿真模型进行装配，构成多层复合防撞装置有效基础模型；
[0033]步骤S9、将步骤S8所得的多层复合防撞装置有效基础模型进行多参数优化，包括泡沫铝密度、吸能单元截面形式、吸能单元截面参数、蜂窝铝材质、蜂窝铝截面参数、各层三维外观尺寸参数等进行DOE分析，并最终确定符合法规及市场需求的多层复合防撞装置模型。
[0034]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0035]1.多层复合防撞装置能够提供多层碰撞缓冲保护，低速、中速、高速追尾碰撞时，一层、二层、三层碰撞吸能结构分别起主要的缓冲吸能作用，低速度等层追尾碰撞时，不损
伤高等层吸能装置，以保证维修经济性。
[0036]2.三层碰撞吸能结构中，泡沫铝材质与不同截面吸能单元的组合使用，实现吸能比的显著提高，以保证防撞装置的轻量化。
[0037]3.通过合理组合泡沫铝密度及吸能结构各项尺寸参数，实现泡沫铝填充吸能结构吸能特性的设定，便于形成不同防撞等级模块化产品。
[0038]4.本专利技术的新型防撞装置满足QC/T 1129
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2019法规所规定的碰撞过程中碰撞加速度不大于40g，吸收碰撞能量大于120KJ的要求，以有效保护乘用车乘员。
附图说明
[0039]图1是实施例1的多层复合防撞装置的示意图；
[0040]图2是实施例1的蜂窝铝吸能结构的示意图；
[0041]图3是实施例1中的形吸能单元的示意图；
[0042]图4是实施例2中的多边形吸能单元截面示意图；
[0043]图5是实施例3的多层复合防撞装置的示意图；
[0044]图6是实施例4中的高速碰撞加速度曲线的示意图；
[0045]图中：1
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一层碰撞吸能结构，2
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二层碰撞吸能结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层复合新型防撞装置，其特征在于，包括封装结构、固定于所述封装结构顶部的一层碰撞吸能结构、相邻所述一层碰撞吸能结构封装于所述封装结构内的二层碰撞吸能结构以及相邻所述二层碰撞吸能结构封装于所述封装结构内的三层碰撞吸能结构；一层碰撞吸能结构、二层碰撞吸能结构、三层碰撞吸能结构依次沿纵向排布，当追尾碰撞时，依次接触一层碰撞吸能结构、二层碰撞吸能结构、三层碰撞吸能结构；所述一层碰撞吸能结构位于防撞装置的最前端，所述一层碰撞吸能结构包括树脂防护罩以及封装于所述树脂防护罩内的泡沫铝材料；所述二层碰撞吸能结构为蜂窝铝，所述蜂窝铝沿纵向延伸；所述三层碰撞吸能结构包括呈矩阵排布的吸能单元以及填充于所述吸能单元内的泡沫铝，每一个吸能单元沿纵向延伸。2.如权利要求1所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述吸能单元呈矩阵排布，排布间距大于吸能单元的截面直径尺寸。3.如权利要求1所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述吸能单元为多边形或圆形的壳体，所述壳体内填充泡沫铝。4.如权利要求3所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述壳体的材质为铝合金。5.如权利要求3所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述壳体为中间设有隔板的多胞结构。6.如权利要求1所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述吸能单元为形成于蜂窝铝主体结构中的圆柱形或多边柱形空腔，每一个所述圆柱形或多边柱形空腔沿纵向延伸，所述圆柱形或多边柱形空腔内填充泡沫铝。7.如权利要求1所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述树脂防护罩与封装结构通过螺栓连接。8.如权利要求1所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述封装结构为分体结构，不同分层之间单独封装并通过螺栓连接。9.如权利要求1所述的多层复合新型防撞装置，其特征在于，所述封装结构的材质为铝合金板。10.如权利要求1所述多层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新，牛张明，
申请(专利权)人：天津市职业大学，
类型：发明
国别省市：