碰撞箱吸能能力分析与实验验证

摘要

防撞箱是安装在汽车主体框架和前保险杠之间的一个独立部件。在事故发生时，它会轴向变形并吸收事故能量。碰撞箱结构提供舒适的乘客在撞击时。它可以作为保险杠后面昂贵部件的安全防护，如发动机罩和冷却系统。本文对飞机坠毁箱的能量吸收几何进行了研究。研究是以分析、实验和数值工作为基础的。通过实验设计，研究了影响碰撞箱性能的各种参数，如宽度、厚度、填充材料等。在这个实验中，我们将使用ABAQUS CAE作为建模和分析软件。

关键字

碰撞箱，正面碰撞，有限元分析，能源吸收

简介

汽车的安全性一直是汽车设计者的主要追求目标。车身结构的耐撞性设计是一项非常重要的安全措施，它可以提高车辆的冲击安全性能。在城市中，汽车低速前后或角度碰撞事故时有发生。汽车零部件在低速碰撞中的能量吸收特性研究还没有引起汽车厂商的足够重视，因此研究汽车零部件在低速碰撞中的能量吸收特性就显得尤为重要。

交通事故

交通碰撞，在其他术语中也称为机动车碰撞(MVC)，发生在车辆与另一辆车辆、行人、动物、道路碎片或其他固定障碍物(如树、杆子或建筑物)碰撞时。交通碰撞经常造成伤亡和财产损失。许多因素会导致碰撞风险，包括车辆设计、运行速度、道路设计、道路环境以及驾驶技术、酒精或药物导致的损伤以及行为，尤其是超速和街头赛车。在世界范围内，机动车碰撞导致死亡和残疾，并给有关社会和个人造成经济损失。交通碰撞可按一般类型分类。碰撞类型包括正面碰撞、偏离道路、追尾、侧面碰撞和侧翻(图1)．路受伤导致2013年140万人死亡，高于2010年的110万人。这约占所有死亡人数的2.5%。2016年，又有5000万人在机动车碰撞中受伤。根据印度政府的数据日志，印度一些邦的交通事故如下[1］．

应急箱原理

为了克服这些问题，本文的研究有助于找到不同的解决方案。自行车共享是一款android应用程序，人们可以共享自行车，沿着自行车使用者的同一路线行驶一段距离。共享单车是一种根据用户需要提供的接送服务。因此车辆数量将减少，交通拥堵问题，空气污染将减少。共享自行车还有助于人们分担他们的旅行费用，即燃料成本，这也将有助于节省燃料以备将来使用，因为燃料由于大量消耗而日益减少。2］．

在这个应用程序中将添加Aadhar卡链接，以获取用户的真实身份。它还包括用于跟踪实时导航的谷歌地图。这个应用程序是有用的预订自行车从家里也。

相关工作

防撞箱是汽车前侧车架前端安装的防撞箱，是汽车吸收碰撞能量的重要部件之一。例如，在正面碰撞事故中，碰撞箱预计会在其他身体部位之前倒塌，吸收碰撞能量，从而将主客舱框架的损伤降至最低，从而挽救乘客的生命。车辆碰撞产生的能量主要通过碰撞箱的塑性变形来吸收。位置和结构的碰撞箱在身体结构如图所示图2．当低速碰撞发生时，碰撞箱吸收碰撞能量，降低碰撞峰值力。为了使碰撞箱在低速碰撞中吸收全部能量，要求冲击力均匀分布，力值不超过允许的值，以保护其他结构不受破坏，并将KE全部吸收。为了通过确保安全来达到乘客的舒适度，并为保险杠后面的昂贵部件(如发动机罩和冷却系统)提供安全保护，我们必须通过增加碰撞箱的能量吸收能力来提高效率和性能[3.］．

方法

在金属能量耗散结构的设计中，由薄壁棱柱组成的空间框架的概念被认为是一种非常有效的冲击能量吸收系统。在这种类型的结构中，能量吸收通常是由柱状结构的渐进折叠和弯曲坍塌的组合发生的。对于轻重量设计，低密度金属填料，如铝蜂窝或泡沫，具有增加薄壁棱柱能量吸收的潜力[4］．增加的能量会被填料的大压缩变形所吸收。低密度蜂窝材料(如泡沫铝)生产的成本效益工艺的最新发展，为将其用于能量吸收装置以加强空间框架结构铺平了道路。采用各种方法提高碰撞箱的吸能能力有很大的空间。综上所述，影响碰撞箱吸能能力的因素有很多。泡沫铝的使用是最近的趋势，也是增加碰撞箱能量吸收能力的选择之一。代替这些填充材料，我们可以使用其他填充材料，如各种低密度聚乙烯材料。影响能量吸收的其他参数是形状。我们还将对各种形状和不知情的截面碰撞箱的使用进行实验和刺激[5］．

有限元分析

为了检查各种参数，如能量吸收能力，各种应力诱导，以及是否有进一步改进的余地，我们在ABAQUS CAE软件上对尺寸为(80 x 40 x 300) mm的catia软件设计的碰撞箱进行了一些有限元模拟。图3显示粉碎箱的模型，根据目前应用的设计值。

材料特性

用于分析的软钢材料规格列于表1．

表1。铝的机械性能。

Fea边界条件

对于CAE软件中的任何模型的模拟，都需要提供一些实际模型中可能存在的边界条件，以获得准确的结果(图4)．这与模型的实际应用有关。为此，我们已经在管的顶部和底部用两个不可变形的板完成了粉碎管的组装。BC包含固定在下板上的管的一端，另一端，即顶部包含速度条件[6］．

结果与讨论

利用上述输入并使用abaqus CAE软件得到的各种结果如图所示图5 - 8．

由上图可知，碰撞动能随时间的变化而减小，势能随时间的变化而增大。当动能转化为势能时，系统的总能量保持不变。

正如上面的总能量图所示，KE和PE存在一些差异，这是我们未来工作的兴趣领域。根据各种研究，能量吸收能力取决于样品的形状、材料性质的变化、大小和不规则性。因此，可以提高能量吸收能力，以确保乘客的安全和舒适。

参考文献

1. DD Dhananjay，等。吸能碰撞箱的分析与研制。IJARIIE。2016; 2:3776 - 3782。
2. N Yoshiaki，等。高吸能乘用车防撞箱的研制。2005年计算塑性国际会议。
3. 刘勇，等。汽车正面碰撞中不同类型碰撞箱的使用研究。国际仿真杂志:系统科学与技术，2016;17:1-21。
4. S. Santosa等。蜂窝铝或泡沫铝填充箱形柱的碰撞性能。计算机与结构，1998;343-367。
5. W Abramowicz。作为冲击能量吸收器的薄壁结构。薄壁结构。2013;9-107。
6. Arivalagan等人。组合梁的能量吸收能力。工程科学与技术，2009;(2):1 - 5。