车身结构在碰撞中起着重要作用,但其设计已经从单纯的“硬碰硬”转变为更科学的能量吸收和分散设计。
车身结构可以通过以下多种方式更有效地吸收能量:
1.优化车身结构设计
• 框架结构设计:车身框架结构的刚度和耐撞性能主要由薄壁梁形结构和接头组成的框架结构决定。设计时需合理布置结构件,优化载荷传递路线,确保吸能部件能够有效吸收能量。
• 笼式车身结构:通过高强度钢材构建车身框架,形成坚固的“安全笼”,在车辆发生碰撞时,能够有效分散和吸收撞击力,保护车内乘员。
• 多通道传力路径:设计多通道的传力路径,如七横五纵结构,使碰撞能量能够沿多个方向分散,减少对乘员舱的冲击。
2.采用高强度材料
• 高强度钢:高强度钢具有较高的拉伸刚度和屈服刚度,能够在碰撞时吸收更多能量,同时减轻车身重量。例如,极氪001在关键部位使用了强度高达1300MPa的超高强度热成型钢。
• 高强度复合材料:相比传统金属材料,复合材料具有更高的比强度和比刚度,能够更好地吸收碰撞能量并减少结构破坏。
3.设计吸能区域
• 前纵梁设计:前纵梁是前部碰撞中的关键部件,通常由前后两段组成,前段较薄,后段较厚,前段设置诱导结构以便在碰撞时有序变形,吸收能量。
• 吸能盒与溃缩结构:在车身前部和后部设计吸能盒和溃缩结构,这些区域在碰撞时会有序变形,吸收大量能量,减少对乘员舱的冲击。
4.利用新材料与新技术
• 3D打印微结构材料:3D打印技术可以制造具有特定微结构的材料,这些微结构内部的孔隙能够使冲击波在传播过程中产生折射和反射,从而吸收和耗散能量。
• 纤维定向铺层技术:通过有限元分析与拓扑优化算法,生成与载荷路径完全匹配的纤维排布方案,使结构在碰撞时能够更高效地吸收能量。
5.创新生产工艺
• 激光拼焊技术:将不同强度的材料拼接在一起,形成既能在碰撞时变形吸能,又能提供刚性支撑的部件,广泛应用于前纵梁、B柱等结构上。
• 轧制变厚度板技术:通过改变板材厚度,优化结构强度和吸能性能。
通过上述多种方式的综合应用,车身结构能够在碰撞时更有效地吸收能量,保护车内乘员的安全。
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