为提高轿车前防撞系统低速耐撞性,首先进行前防撞梁和吸能盒正面低速碰撞仿真和分析,结果表明原结构存在吸能盒能量吸收不足、防撞梁变形过大、超过极限空间等设计缺陷,需重新优化设计。然后搭建基于Isight、CATIA、HyperMesh、LS-DYNA的优化设计仿真平台进行优化设计,即以零件长度、壁厚尺寸为设计变量,以比吸能最大化为优化目标,以碰撞力小于180 kN、防撞梁位移小于200 mm、吸能盒变形小于180 mm为约束条件,进行优化设计。最后通过对新设计的防撞梁和吸能盒进行低速碰撞性能验证,证明了优化方法的高效性和可行性。

为研究不同结构轿车铝合金防撞梁的模态特性,建立了两种型号铝合金防撞梁的有限元分析模型,对其进行有限元自由模态分析,得到了其弹性模态的前六阶固有频率及相应振型,并通过模态实验进行验证。结果表明有限元模态分析结果与模态实验分析结果基本一致,最大误差为13.4%;铝合金防撞梁的低阶模态固有频率大于外部激励频率,不会产生共振;结构复杂程度以及材料厚度越大,其一阶自由模态频率越高,各阶频率差值越大,越不易产生共振。

以汽车防撞梁焊接总成为例进行焊接夹具的结构设计，提出具有自锁功能的四杆传动机构，有效地解决了焊接过程中连杆振动问题：提出了一种过定位变角度四杆夹持机构，该结构能够保证防撞梁总成焊接过程中定位准确，同时，明显提高焊接零部件自身焊接刚度，改善了防撞梁总成焊接形变问题。最后，针对所设计的焊接夹具结构采用运动仿真和有限元分析对其关键零部件及执行机构进行验证分析，以确保夹具结构的可靠性和稳定性，同时达到进一步优化焊接夹具结构的目的。