項(xiàng)目四車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)

1、車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)項(xiàng)目四學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)建建議議課課時(shí)時(shí)：6 6課課時(shí)時(shí)1 1掌握車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)掌握車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。2 2能夠分析車(chē)輛撞擊時(shí)，不同方向、大小、能夠分析車(chē)輛撞擊時(shí)，不同方向、大小、作用位置的撞擊力對(duì)車(chē)輛產(chǎn)生的不同效應(yīng)。作用位置的撞擊力對(duì)車(chē)輛產(chǎn)生的不同效應(yīng)。3 3能夠?qū)︿摪宓奶匦赃M(jìn)行分析。能夠?qū)︿摪宓奶匦赃M(jìn)行分析。學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)建建議議課課時(shí)時(shí)：6 6課課時(shí)時(shí)4 4能夠識(shí)別不同的車(chē)身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和能量吸收區(qū)能夠識(shí)別不同的車(chē)身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和能量吸收區(qū)域在車(chē)身上的分布。域在車(chē)身上的分布。5 5能夠?qū)?chē)身不同部位的能量吸收進(jìn)行分析。能夠?qū)?chē)身不同部位的能量吸收進(jìn)行分析。6

2、 6在常見(jiàn)的事故車(chē)輛損傷評(píng)估工作中，可以在常見(jiàn)的事故車(chē)輛損傷評(píng)估工作中，可以找到碰撞的直接接觸點(diǎn)，并能根據(jù)直接碰撞點(diǎn)找到碰撞的直接接觸點(diǎn)，并能根據(jù)直接碰撞點(diǎn)分析出撞擊力的傳遞路線和零件的受力情況。分析出撞擊力的傳遞路線和零件的受力情況。學(xué)習(xí)情境描述學(xué)習(xí)情境描述汽車(chē)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。車(chē)身設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)車(chē)身的時(shí)候，要考慮在行駛過(guò)程中如何保證車(chē)輛能夠承受一般的行駛沖擊。當(dāng)車(chē)輛發(fā)生撞擊事故的時(shí)候，要考慮通過(guò)不同的設(shè)計(jì)形式最大化地保證車(chē)上人員的安全。在車(chē)輛發(fā)生事故的時(shí)候，維修人員應(yīng)如何確認(rèn)損傷的具體位置和范圍？如何對(duì)碰撞車(chē)輛進(jìn)行損傷評(píng)估？本項(xiàng)目主要針對(duì)這些問(wèn)題，通過(guò)對(duì)車(chē)身結(jié)

3、構(gòu)、撞擊受力分析、車(chē)輛吸能區(qū)域設(shè)計(jì)分析給出一個(gè)清晰的答案。 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)資資訊訊 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一一車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的原則除了要能承受一般的行駛沖擊外，還必須在發(fā)生事車(chē)身結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的原則除了要能承受一般的行駛沖擊外，還必須在發(fā)生事故的時(shí)候保障乘員的安全。為了在嚴(yán)重的撞擊事件中車(chē)身既能吸收最多的能量，又故的時(shí)候保障乘員的安全。為了在嚴(yán)重的撞擊事件中車(chē)身既能吸收最多的能量，又能將危及顧客安全的影響降到最低程度，車(chē)身必須具有特殊的結(jié)構(gòu)。因此，前、后能將危及顧客安全的影響降到最低程度，車(chē)身必須具有特殊的結(jié)構(gòu)。因此，前、后車(chē)身應(yīng)

4、設(shè)計(jì)成在某種條件下結(jié)構(gòu)容易變形的形式，以吸收碰撞能量；而乘員室不易車(chē)身應(yīng)設(shè)計(jì)成在某種條件下結(jié)構(gòu)容易變形的形式，以吸收碰撞能量；而乘員室不易變形，以保護(hù)乘員的安全。車(chē)身結(jié)構(gòu)安全空間如圖變形，以保護(hù)乘員的安全。車(chē)身結(jié)構(gòu)安全空間如圖4 -14 -1所示。所示。圖圖4 -1 4 -1 車(chē)身結(jié)構(gòu)安全空間車(chē)身結(jié)構(gòu)安全空間學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷1撞擊力方向分析 圖圖4-2 撞擊力的分解撞擊力的分解(1)學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷1撞擊力方向分析 圖圖4-3 撞擊力的分解擊力的分解(2) 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷2撞擊力的方向與車(chē)輛損傷之間的關(guān)系(1)(1

5、)撞擊力的方向通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心撞擊力的方向通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心。 分析：從圖分析：從圖4-44-4可以看出，若撞擊力的方向通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)可以看出，若撞擊力的方向通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心，則車(chē)輛不會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊產(chǎn)生的動(dòng)能缺乏一個(gè)緩沖心，則車(chē)輛不會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊產(chǎn)生的動(dòng)能缺乏一個(gè)緩沖時(shí)間，而產(chǎn)生比預(yù)期嚴(yán)重的損傷。時(shí)間，而產(chǎn)生比預(yù)期嚴(yán)重的損傷。圖圖4-4 4-4 撞擊力的方向通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心撞擊力的方向通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷2撞擊力的方向與車(chē)輛損傷之間的關(guān)系(2)(2)撞擊力的方向撞擊力的方向未未通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心。分析：從圖分析：從圖4-54-5可看出，若撞擊力的方

6、向沒(méi)有通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心可看出，若撞擊力的方向沒(méi)有通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心，則車(chē)輛在發(fā)生撞擊的時(shí)候，撞擊力與車(chē)輛中心之間形成一個(gè)，則車(chē)輛在發(fā)生撞擊的時(shí)候，撞擊力與車(chē)輛中心之間形成一個(gè)力矩讓車(chē)輛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊速度有一個(gè)減弱的緩沖時(shí)間，力矩讓車(chē)輛產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，撞擊速度有一個(gè)減弱的緩沖時(shí)間，故撞擊產(chǎn)生的損傷比撞擊力通過(guò)車(chē)輛質(zhì)心時(shí)產(chǎn)生的損傷要輕。故撞擊產(chǎn)生的損傷比撞擊力通過(guò)車(chē)輛質(zhì)心時(shí)產(chǎn)生的損傷要輕。圖圖4-5 4-5 撞擊力的方向撞擊力的方向未未通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心通過(guò)車(chē)輛的質(zhì)心從上面兩個(gè)實(shí)例從上面兩個(gè)實(shí)例可以看出，即使可以看出，即使在車(chē)輛的質(zhì)量、在車(chē)輛的質(zhì)量、速度、撞擊對(duì)象速度、撞擊對(duì)象均相同的情況下均相同的情況下

7、，不同的撞擊方，不同的撞擊方向也會(huì)產(chǎn)生不同向也會(huì)產(chǎn)生不同的車(chē)輛損傷。的車(chē)輛損傷。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷3撞擊面積大小與車(chē)輛損傷之間的關(guān)系 質(zhì)量相近、行駛速度也差不多的兩輛汽車(chē)，當(dāng)發(fā)生撞擊事質(zhì)量相近、行駛速度也差不多的兩輛汽車(chē)，當(dāng)發(fā)生撞擊事件時(shí)，損壞程度根據(jù)撞擊物體的不同而有所不同。件時(shí)，損壞程度根據(jù)撞擊物體的不同而有所不同。 如果撞擊面積很大，則受損程度會(huì)降低，如圖如果撞擊面積很大，則受損程度會(huì)降低，如圖4-64-6所示。所示。圖圖4-6 4-6 撞擊面積較大時(shí)產(chǎn)生的車(chē)輛損傷撞擊面積較大時(shí)產(chǎn)生的車(chē)輛損傷學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷3撞擊面積大小與車(chē)輛損傷之間的

8、關(guān)系 撞擊面積越小，則受損程度將會(huì)越大。如圖撞擊面積越小，則受損程度將會(huì)越大。如圖4 -74 -7所示，所示，當(dāng)撞擊面積較小時(shí)，保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、水箱等嚴(yán)重變形，當(dāng)撞擊面積較小時(shí)，保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、水箱等嚴(yán)重變形，發(fā)動(dòng)機(jī)被推向后方，撞擊力傳遞的效應(yīng)已經(jīng)延伸到后懸架。發(fā)動(dòng)機(jī)被推向后方，撞擊力傳遞的效應(yīng)已經(jīng)延伸到后懸架。圖圖4-7 4-7 撞擊面積較撞擊面積較小小時(shí)產(chǎn)生的車(chē)輛損傷時(shí)產(chǎn)生的車(chē)輛損傷學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷3撞擊面積大小與車(chē)輛損傷之間的關(guān)系 學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷4車(chē)輛撞擊損傷分析 當(dāng)車(chē)輛撞擊障礙物時(shí)，車(chē)輛通常在十萬(wàn)分之幾秒或萬(wàn)分之幾秒內(nèi)停下來(lái)

9、， 根據(jù)能量守恒定律可知，車(chē)輛的動(dòng)能必然會(huì)被消耗掉。那么如何消耗掉呢？要依靠車(chē)輛與被撞擊對(duì)象之間產(chǎn)生的損傷來(lái)消耗動(dòng)能。 碰撞損傷可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是一次損傷，另一類(lèi)是二次損傷。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷4車(chē)輛撞擊損傷分析 (1)(1)一次損傷一次損傷 車(chē)輛和障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞，所導(dǎo)致的損傷稱車(chē)輛和障礙物之間的碰撞稱為一次碰撞，所導(dǎo)致的損傷稱為一次損傷。一次損傷通常包括直接損傷、波紋效應(yīng)損傷和誘為一次損傷。一次損傷通常包括直接損傷、波紋效應(yīng)損傷和誘導(dǎo)損傷，如圖導(dǎo)損傷，如圖4 48 8（見(jiàn)下頁(yè)）（見(jiàn)下頁(yè)）所示。所示。1)1)直接損傷直接損傷 與障礙物直接接觸的部位產(chǎn)生的損

10、傷稱為直接損傷。與障礙物直接接觸的部位產(chǎn)生的損傷稱為直接損傷。2)2)波紋效應(yīng)損傷波紋效應(yīng)損傷 在撞擊力傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于車(chē)輛的某些部位的波紋加工在撞擊力傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于車(chē)輛的某些部位的波紋加工而誘導(dǎo)產(chǎn)生的損傷稱為波紋效應(yīng)損傷。而誘導(dǎo)產(chǎn)生的損傷稱為波紋效應(yīng)損傷。3)3)誘導(dǎo)損傷誘導(dǎo)損傷 由于直接損傷的作用力造成其他部件受力而產(chǎn)生的損傷，由于直接損傷的作用力造成其他部件受力而產(chǎn)生的損傷，稱為誘導(dǎo)損傷。稱為誘導(dǎo)損傷。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一二車(chē)輛撞擊力和撞擊損傷4車(chē)輛撞擊損傷分析 (2)(2)二次損傷二次損傷 車(chē)輛在碰撞時(shí)會(huì)突然減速，車(chē)上的人、物體和車(chē)輛本身的車(chē)輛在碰撞時(shí)會(huì)突然減速，車(chē)上的人、物體和

11、車(chē)輛本身的零件由于慣性會(huì)產(chǎn)生二次碰撞，二次碰撞造成的損傷稱為二次零件由于慣性會(huì)產(chǎn)生二次碰撞，二次碰撞造成的損傷稱為二次損傷，如圖損傷，如圖4-94-9所示。所示。圖圖4-8 4-8 一次損傷一次損傷 圖圖4-9 4-9 二次損傷二次損傷學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析 1車(chē)身鋼板的彈性變形和塑性變形 鋼板在外力的作用下產(chǎn)生變形，但外力去除后鋼板能夠恢鋼板在外力的作用下產(chǎn)生變形，但外力去除后鋼板能夠恢復(fù)到原始形態(tài)，這種變形稱為彈性變形，如圖復(fù)到原始形態(tài)，這種變形稱為彈性變形，如圖4 -104 -10所示。所示。 車(chē)身鋼板在受到碰撞后會(huì)產(chǎn)生變形，應(yīng)將變形的車(chē)身以及車(chē)身鋼板在受到碰撞后會(huì)產(chǎn)生變

12、形，應(yīng)將變形的車(chē)身以及車(chē)身鋼板通過(guò)維修?；謴?fù)到原始形態(tài)，因此對(duì)于一名車(chē)身維修車(chē)身鋼板通過(guò)維修。恢復(fù)到原始形態(tài)，因此對(duì)于一名車(chē)身維修工作人員來(lái)說(shuō)，了解車(chē)身鋼板的特性是至關(guān)重要的。工作人員來(lái)說(shuō)，了解車(chē)身鋼板的特性是至關(guān)重要的。 圖圖4 -10 4 -10 彈性變形彈性變形學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析 1車(chē)身鋼板的彈性變形和塑性變形 當(dāng)鋼板所受的外力超過(guò)或者達(dá)到了其能夠承受的屈服極限時(shí)，當(dāng)鋼板所受的外力超過(guò)或者達(dá)到了其能夠承受的屈服極限時(shí)，鋼板所產(chǎn)生的變形在外力去除后不能完全恢復(fù)到原始形態(tài)（當(dāng)然鋼鋼板所產(chǎn)生的變形在外力去除后不能完全恢復(fù)到原始形態(tài)（當(dāng)然鋼板的變形也可能部分恢復(fù)，但不能達(dá)到原

13、始狀態(tài)），這種變形稱為板的變形也可能部分恢復(fù)，但不能達(dá)到原始狀態(tài)），這種變形稱為塑性變形，如圖塑性變形，如圖4 - 114 - 11所示。所示。 要正確理解車(chē)身鋼板在受到外力作用下產(chǎn)生的變形以及破壞的要正確理解車(chē)身鋼板在受到外力作用下產(chǎn)生的變形以及破壞的各個(gè)階段的特性，可進(jìn)行低碳鋼板靜載荷拉伸試驗(yàn)，拉伸過(guò)程中的各個(gè)階段的特性，可進(jìn)行低碳鋼板靜載荷拉伸試驗(yàn)，拉伸過(guò)程中的力一伸長(zhǎng)曲線如圖力一伸長(zhǎng)曲線如圖4 - 124 - 12所示。所示。 圖圖4 -11 4 -11 塑性塑性變形變形 圖圖4 -12 4 -12 低碳鋼板的低碳鋼板的 力一伸長(zhǎng)曲線力一伸長(zhǎng)曲線學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析

14、2應(yīng)力集中概念(1)(1)載荷載荷 外力作用于物體上稱為載荷。按照外力作用的方向不外力作用于物體上稱為載荷。按照外力作用的方向不同，可以將載荷分為很多種，如拉伸載荷、壓縮載荷、剪切載同，可以將載荷分為很多種，如拉伸載荷、壓縮載荷、剪切載荷等，如圖荷等，如圖4 -134 -13所示。所示。 圖圖4 -13 4 -13 載荷的類(lèi)型載荷的類(lèi)型學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析 2應(yīng)力集中概念圖圖4 -144 -14不同橫截面積的不同橫截面積的網(wǎng)桿的應(yīng)力分布網(wǎng)桿的應(yīng)力分布(2)(2)應(yīng)力與載荷之間的關(guān)系應(yīng)力與載荷之間的關(guān)系 物體單位面積上所承受的載荷稱為應(yīng)力，可以用公式表示為物體單位面積上所承受的

15、載荷稱為應(yīng)力，可以用公式表示為 應(yīng)力應(yīng)力= =載荷橫截面積載荷橫截面積 由上式可知，在外力的作用下，物體產(chǎn)生的應(yīng)力與載荷和物由上式可知，在外力的作用下，物體產(chǎn)生的應(yīng)力與載荷和物體的橫截面積有關(guān)，也就是說(shuō)，在載荷一定的情況下，橫截面體的橫截面積有關(guān)，也就是說(shuō)，在載荷一定的情況下，橫截面積越小的位置，產(chǎn)生的應(yīng)力越大，如圖積越小的位置，產(chǎn)生的應(yīng)力越大，如圖4 - 144 - 14、圖、圖4 - 154 - 15所示所示學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析 2應(yīng)力集中概念圖圖4 -15 4 -15 不同不同橫截面積的拉橫截面積的拉力彈簧的應(yīng)力力彈簧的應(yīng)力變化變化學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析

16、 2應(yīng)力集中概念(3)(3)應(yīng)力集中應(yīng)力集中當(dāng)一個(gè)橫截面積處處相等的物體受到拉伸或者壓縮載荷作用時(shí)，物當(dāng)一個(gè)橫截面積處處相等的物體受到拉伸或者壓縮載荷作用時(shí)，物體內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力大小也是相等的；當(dāng)物體的截面上存在缺口、空體內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力大小也是相等的；當(dāng)物體的截面上存在缺口、空洞或者溝槽時(shí)，則這些部位會(huì)洞或者溝槽時(shí)，則這些部位會(huì) 產(chǎn)生較大的應(yīng)力，物體受到載荷作用產(chǎn)生較大的應(yīng)力，物體受到載荷作用時(shí)可能會(huì)開(kāi)裂。因此，鋼板的應(yīng)力集中是指因時(shí)可能會(huì)開(kāi)裂。因此，鋼板的應(yīng)力集中是指因 其橫截面積的改變其橫截面積的改變而導(dǎo)致該部位的應(yīng)力變大，如圖而導(dǎo)致該部位的應(yīng)力變大，如圖4 -164 -16所示。所示。 圖

17、圖4 -164 -16相同橫截面積物體的中間出現(xiàn)切口導(dǎo)致相同橫截面積物體的中間出現(xiàn)切口導(dǎo)致該部位應(yīng)力變大該部位應(yīng)力變大學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析 2應(yīng)力集中概念 在某些情況下，雖然物體的橫截面積沒(méi)有改變，但在其形狀改變的在某些情況下，雖然物體的橫截面積沒(méi)有改變，但在其形狀改變的情況下，同樣會(huì)造成該部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，如圖情況下，同樣會(huì)造成該部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，如圖4 -1 74 -1 7所示。所示。(4)(4)彎曲力矩彎曲力矩 如果載荷作用于相同截面的鋼板的右側(cè)邊緣，則最大應(yīng)力將產(chǎn)如果載荷作用于相同截面的鋼板的右側(cè)邊緣，則最大應(yīng)力將產(chǎn)生在接合面上，此時(shí)導(dǎo)致物體產(chǎn)生彎曲的力矩稱為

18、彎曲力矩，如圖生在接合面上，此時(shí)導(dǎo)致物體產(chǎn)生彎曲的力矩稱為彎曲力矩，如圖4 4 -18-18所示。所示。 彎曲彎曲力矩產(chǎn)生的應(yīng)力分布如圖力矩產(chǎn)生的應(yīng)力分布如圖4 - 194 - 19所示。所示。圖圖4 -17 4 -17 圓桿的應(yīng)力集中圓桿的應(yīng)力集中圖圖4 -18 4 -18 彎曲力矩彎曲力矩圖圖4 -19 4 -19 彎曲力矩產(chǎn)生彎曲力矩產(chǎn)生的應(yīng)力分布的應(yīng)力分布學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一 3加工硬化 如果將一根鋼絲反復(fù)彎曲，則在彎曲的部位會(huì)產(chǎn)生硬化，如果將一根鋼絲反復(fù)彎曲，則在彎曲的部位會(huì)產(chǎn)生硬化，如圖如圖4 - 204 - 20所示。所示。 同理，在維修變形的車(chē)身鋼板時(shí)，若反復(fù)在鋼板上進(jìn)行敲同理

19、，在維修變形的車(chē)身鋼板時(shí)，若反復(fù)在鋼板上進(jìn)行敲擊，則在敲擊部位也會(huì)產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。這種由于反復(fù)作用于物擊，則在敲擊部位也會(huì)產(chǎn)生硬化現(xiàn)象。這種由于反復(fù)作用于物體上的外力而造成的作用部位硬化的現(xiàn)象稱為加工硬化。體上的外力而造成的作用部位硬化的現(xiàn)象稱為加工硬化。圖圖4-20 4-20 加工硬化加工硬化三車(chē)身鋼板特性分析學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析4車(chē)身變形的特性 為了增強(qiáng)車(chē)身的剛性和撞擊時(shí)的能量吸收作用，在車(chē)身上為了增強(qiáng)車(chē)身的剛性和撞擊時(shí)的能量吸收作用，在車(chē)身上設(shè)置了許多用來(lái)進(jìn)行能量吸收的區(qū)域，如圖設(shè)置了許多用來(lái)進(jìn)行能量吸收的區(qū)域，如圖4 - 214 - 21所示（圖中所示（圖中畫(huà)圈部位）。

20、畫(huà)圈部位）。圖圖4 42 1 2 1 車(chē)身結(jié)構(gòu)能量吸收區(qū)域車(chē)身結(jié)構(gòu)能量吸收區(qū)域?qū)W習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一三車(chē)身鋼板特性分析4車(chē)身變形的特性 車(chē)身零件的截面形狀是各種各樣的，在撞擊事故發(fā)生時(shí)應(yīng)車(chē)身零件的截面形狀是各種各樣的，在撞擊事故發(fā)生時(shí)應(yīng)力集中通常發(fā)生在以下幾個(gè)部位：力集中通常發(fā)生在以下幾個(gè)部位：(1)(1)橫截面積改變的部位橫截面積改變的部位u 波紋效應(yīng)區(qū)域（折皺區(qū)域）。波紋效應(yīng)區(qū)域（折皺區(qū)域）。u 加強(qiáng)件的前端或后端。加強(qiáng)件的前端或后端。u 鋼板連接處。鋼板連接處。(2)(2)支點(diǎn)部位支點(diǎn)部位u 拱起區(qū)域。拱起區(qū)域。u 轉(zhuǎn)角區(qū)域。轉(zhuǎn)角區(qū)域。 在撞擊事故發(fā)生時(shí)，撞擊能量會(huì)傳遞至較薄弱的鋼板而使在

21、撞擊事故發(fā)生時(shí)，撞擊能量會(huì)傳遞至較薄弱的鋼板而使其變形，若變形的部位有加工硬化的情形，則此部位無(wú)法吸其變形，若變形的部位有加工硬化的情形，則此部位無(wú)法吸收撞擊能量，而使能量傳遞至其他較薄弱的區(qū)域。收撞擊能量，而使能量傳遞至其他較薄弱的區(qū)域。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置1能量吸收原理 能量吸收指車(chē)輛在發(fā)能量吸收指車(chē)輛在發(fā)生撞擊事故時(shí)，車(chē)身利用生撞擊事故時(shí)，車(chē)身利用自身設(shè)計(jì)的弱化區(qū)域的結(jié)自身設(shè)計(jì)的弱化區(qū)域的結(jié)構(gòu)來(lái)吸收撞擊能量，通過(guò)構(gòu)來(lái)吸收撞擊能量，通過(guò)弱化區(qū)域的損壞和變形來(lái)弱化區(qū)域的損壞和變形來(lái)消耗能量。而在乘員室區(qū)消耗能量。而在乘員室區(qū)域通過(guò)加強(qiáng)結(jié)域通過(guò)加強(qiáng)結(jié) 構(gòu)的形式構(gòu)

22、的形式來(lái)提高剛性，從而最大化來(lái)提高剛性，從而最大化地保障在發(fā)生撞擊事故時(shí)地保障在發(fā)生撞擊事故時(shí)乘員的安全。能量吸收乘員的安全。能量吸收 區(qū)域的變形理論與波紋效區(qū)域的變形理論與波紋效應(yīng)（圖應(yīng)（圖4 - 224 - 22）理論類(lèi)同）理論類(lèi)同圖圖422 422 波紋效應(yīng)波紋效應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析(1)(1)前側(cè)梁能量吸收分析前側(cè)梁能量吸收分析 撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線如圖撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線如圖4 - 234 - 23所示。所示。 分析：前側(cè)梁在設(shè)計(jì)時(shí)布置了孔洞、形狀變化區(qū)域等弱化區(qū)分析：前側(cè)梁在設(shè)計(jì)時(shí)布置了孔洞、形狀變化區(qū)域等弱化

23、區(qū)域，這些部位屬于車(chē)身應(yīng)力集中區(qū)域，在撞擊力傳遞的時(shí)候，域，這些部位屬于車(chē)身應(yīng)力集中區(qū)域，在撞擊力傳遞的時(shí)候，圖圖423 423 撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線撞擊力在前側(cè)梁上的傳遞路線可以通過(guò)變形和損壞來(lái)消可以通過(guò)變形和損壞來(lái)消耗撞擊能量；而加強(qiáng)區(qū)域耗撞擊能量；而加強(qiáng)區(qū)域是硬化區(qū)域，可以抵抗部是硬化區(qū)域，可以抵抗部分撞擊力通過(guò)。因此，車(chē)分撞擊力通過(guò)。因此，車(chē)輛前部撞擊產(chǎn)生的撞擊力輛前部撞擊產(chǎn)生的撞擊力，經(jīng)過(guò)前側(cè)梁的吸收和抵，經(jīng)過(guò)前側(cè)梁的吸收和抵抗，傳遞至乘員室的撞擊抗，傳遞至乘員室的撞擊力越來(lái)越小，最大化地為力越來(lái)越小，最大化地為乘員區(qū)域提供了保證。乘員區(qū)域提供了保證。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身

24、結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析1)水平撞擊時(shí)前側(cè)梁能量吸收分析水平撞擊時(shí)前側(cè)梁能量吸收分析FR車(chē)輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域如圖車(chē)輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域如圖4- 24所示。所示。分析：從圖分析：從圖4 - 24可以看出，當(dāng)水平撞擊力可以看出，當(dāng)水平撞擊力F作用于作用于FR車(chē)輛的車(chē)輛的A部位時(shí)，部位時(shí)，A、B、C部位產(chǎn)生變形吸收撞擊能量；當(dāng)撞擊力到達(dá)部位產(chǎn)生變形吸收撞擊能量；當(dāng)撞擊力到達(dá)圖圖424 FR424 FR車(chē)輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域車(chē)輛前側(cè)梁能量吸收區(qū)域D部位時(shí)，將改變方向而部位時(shí)，將改變方向而到達(dá)到達(dá)E部位，撞擊力對(duì)下部位，撞擊力對(duì)下隔板及主車(chē)底板造成損傷隔板及主車(chē)底板造成損傷

25、，阻止撞擊能量在更大范，阻止撞擊能量在更大范圍內(nèi)傳播。圍內(nèi)傳播。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析 圖圖425425非水平撞擊時(shí)前側(cè)梁非水平撞擊時(shí)前側(cè)梁能量吸收分析能量吸收分析4 - 24類(lèi)似。但當(dāng)撞擊力類(lèi)似。但當(dāng)撞擊力較大時(shí)，較大時(shí)，D部位產(chǎn)生的損部位產(chǎn)生的損傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一的水平撞傷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單一的水平撞擊，因?yàn)榇怪钡淖矒袅簦驗(yàn)榇怪钡淖矒袅1與與D點(diǎn)形成彎曲力矩，會(huì)點(diǎn)形成彎曲力矩，會(huì)對(duì)對(duì)D部位造成綜合損壞。部位造成綜合損壞。學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析3)上部車(chē)身能量吸收分析上部車(chē)身能量吸收分析

26、分析：從圖分析：從圖4 - 26可以看出，如果撞擊力發(fā)生在車(chē)輛的上部，可以看出，如果撞擊力發(fā)生在車(chē)輛的上部，則在撞擊力傳導(dǎo)的過(guò)程中，較弱的則在撞擊力傳導(dǎo)的過(guò)程中，較弱的B、C部位會(huì)損壞而吸收部部位會(huì)損壞而吸收部分撞擊能量。撞擊力傳遞至分撞擊能量。撞擊力傳遞至D部位后，會(huì)因波紋效應(yīng)影響前部位后，會(huì)因波紋效應(yīng)影響前車(chē)身立柱和頂板縱梁，前車(chē)身立柱和頂板縱梁，前車(chē)身立柱以其下端與車(chē)門(mén)車(chē)身立柱以其下端與車(chē)門(mén)檻板的連接點(diǎn)作為支點(diǎn)向檻板的連接點(diǎn)作為支點(diǎn)向后傾斜，導(dǎo)致常見(jiàn)的車(chē)門(mén)后傾斜，導(dǎo)致常見(jiàn)的車(chē)門(mén)縫隙變化。當(dāng)撞擊力傳遞縫隙變化。當(dāng)撞擊力傳遞至至E部位時(shí)，波紋效應(yīng)會(huì)部位時(shí)，波紋效應(yīng)會(huì)因擋風(fēng)玻璃的安裝形式不因擋

27、風(fēng)玻璃的安裝形式不同而略有變化，如圖同而略有變化，如圖4 -27所示。所示。圖圖426 426 上部車(chē)身能量吸收分析上部車(chē)身能量吸收分析學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析 如果擋風(fēng)玻璃是粘著式的，則撞擊力會(huì)分布在整個(gè)區(qū)域；如果擋風(fēng)玻璃是粘著式的，則撞擊力會(huì)分布在整個(gè)區(qū)域；若擋風(fēng)玻璃是密封條式的，則撞擊力在若擋風(fēng)玻璃是密封條式的，則撞擊力在E E部位產(chǎn)生的損傷比粘部位產(chǎn)生的損傷比粘著式的更大。當(dāng)然，不管擋風(fēng)玻璃是哪種安裝形式，著式的更大。當(dāng)然，不管擋風(fēng)玻璃是哪種安裝形式，E E部位往部位往上推會(huì)造成頂板縱梁、擋風(fēng)玻璃框架、車(chē)頂鋼板向上變形，從上推會(huì)造成

28、頂板縱梁、擋風(fēng)玻璃框架、車(chē)頂鋼板向上變形，從而造成車(chē)門(mén)中柱上端和車(chē)頂連接處產(chǎn)生扭曲變形。而造成車(chē)門(mén)中柱上端和車(chē)頂連接處產(chǎn)生扭曲變形。圖圖427427撞擊力傳導(dǎo)至撞擊力傳導(dǎo)至擋風(fēng)玻璃時(shí)產(chǎn)生的變形擋風(fēng)玻璃時(shí)產(chǎn)生的變形學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析圖圖4 - 28 4 - 28 懸浮式燃油箱的布置形式懸浮式燃油箱的布置形式車(chē)車(chē)底板側(cè)梁被設(shè)計(jì)成剛底板側(cè)梁被設(shè)計(jì)成剛性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，不易變性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，不易變形，一旦發(fā)生后部撞擊形，一旦發(fā)生后部撞擊，后側(cè)梁后端如果弱化，后側(cè)梁后端如果弱化，則后側(cè)梁后端會(huì)產(chǎn)生，則后側(cè)梁后端會(huì)產(chǎn)生變形，可能擠壓燃油箱變形，可能擠壓

29、燃油箱，導(dǎo)致燃油泄漏。此外，導(dǎo)致燃油泄漏。此外，后車(chē)底板設(shè)計(jì)的拱起，后車(chē)底板設(shè)計(jì)的拱起區(qū)域可以在后部撞擊時(shí)區(qū)域可以在后部撞擊時(shí)產(chǎn)生彎曲變形，以吸收產(chǎn)生彎曲變形，以吸收撞擊能量。撞擊能量。(2)(2)后車(chē)身能量吸收分析后車(chē)身能量吸收分析1)后底部車(chē)身能量吸收分析后底部車(chē)身能量吸收分析后底部車(chē)身能量吸收區(qū)域的設(shè)置取決于燃油箱的布置形式，燃油箱在車(chē)身后底部車(chē)身能量吸收區(qū)域的設(shè)置取決于燃油箱的布置形式，燃油箱在車(chē)身的布置形式分為懸浮式和脊背式兩種。的布置形式分為懸浮式和脊背式兩種。 在傳統(tǒng)的在傳統(tǒng)的FRFR車(chē)輛上，燃油箱布置于車(chē)輛的后方，如圖車(chē)輛上，燃油箱布置于車(chē)輛的后方，如圖4- 284- 28所示

30、，這種所示，這種燃油箱的布置形式稱為懸浮式。懸浮式燃油箱設(shè)計(jì)得比較扁平且較長(zhǎng)燃油箱的布置形式稱為懸浮式。懸浮式燃油箱設(shè)計(jì)得比較扁平且較長(zhǎng)。后后學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析近年來(lái)有更多的近年來(lái)有更多的FRFR車(chē)輛和車(chē)輛和FFFF車(chē)輛的燃油箱布置于后軸前方，這種燃車(chē)輛的燃油箱布置于后軸前方，這種燃油箱的布置形式稱為脊背式。脊背式燃油箱設(shè)計(jì)得比較深和短，其油箱的布置形式稱為脊背式。脊背式燃油箱設(shè)計(jì)得比較深和短，其布置形式如圖布置形式如圖4 - 294 - 29所示。所示。 在車(chē)輛后車(chē)底板側(cè)梁后端實(shí)施波紋在車(chē)輛后車(chē)底板側(cè)梁后端實(shí)施波紋加工處理，降低該部

31、位的剛性，從而吸收來(lái)自后方的撞擊能量。某加工處理，降低該部位的剛性，從而吸收來(lái)自后方的撞擊能量。某些車(chē)輛為了提高維修作業(yè)的效率，把后側(cè)梁后端做成可分離狀態(tài)，些車(chē)輛為了提高維修作業(yè)的效率，把后側(cè)梁后端做成可分離狀態(tài)，如圖如圖4 - 304 - 30所示。所示。 圖圖4- 30 4- 30 后側(cè)梁后端后側(cè)梁后端的處理的處理 圖圖4 - 29 4 - 29 脊背式脊背式燃油箱燃油箱的布置形式的布置形式學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析(2)(2)后車(chē)身能量吸收分析后車(chē)身能量吸收分析2)后后上上部車(chē)身能量吸收分析部車(chē)身能量吸收分析 在車(chē)輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊

32、力除了引起接觸區(qū)域的損壞外，還會(huì)傳遞至在車(chē)輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊力除了引起接觸區(qū)域的損壞外，還會(huì)傳遞至車(chē)身上部，使后翼子板向前變形，導(dǎo)致后翼子板和后車(chē)門(mén)的間隙縮小。如車(chē)身上部，使后翼子板向前變形，導(dǎo)致后翼子板和后車(chē)門(mén)的間隙縮小。如果撞擊能量很高，則會(huì)導(dǎo)致后車(chē)門(mén)向前推，導(dǎo)致車(chē)門(mén)中柱發(fā)生變形。在撞果撞擊能量很高，則會(huì)導(dǎo)致后車(chē)門(mén)向前推，導(dǎo)致車(chē)門(mén)中柱發(fā)生變形。在撞擊力足夠大的情況下，也可能傳導(dǎo)至前門(mén)，導(dǎo)致前車(chē)身立柱也發(fā)生變形。擊力足夠大的情況下，也可能傳導(dǎo)至前門(mén)，導(dǎo)致前車(chē)身立柱也發(fā)生變形。后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線如圖后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線如圖4 - 314 - 31所示。所示。圖圖4 -

33、 314 - 31后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線后部撞擊時(shí)撞擊力向前傳遞的路線學(xué)習(xí)任務(wù)一學(xué)習(xí)任務(wù)一四車(chē)身結(jié)構(gòu)的能量吸收及加強(qiáng)區(qū)布置2車(chē)身不同部位能量吸收分析圖圖4 - 324 - 32后部撞擊時(shí)撞擊力向后部撞擊時(shí)撞擊力向上上傳遞的路線傳遞的路線中部零件的設(shè)計(jì)上應(yīng)盡中部零件的設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量提高零件的剛性，以量提高零件的剛性，以抵抗擠壓變形，例如前抵抗擠壓變形，例如前車(chē)身立柱、車(chē)門(mén)中柱、車(chē)身立柱、車(chē)門(mén)中柱、后車(chē)身立柱等零件采用后車(chē)身立柱等零件采用三層的箱形結(jié)構(gòu)，并且三層的箱形結(jié)構(gòu)，并且使用超高強(qiáng)度鋼材來(lái)制使用超高強(qiáng)度鋼材來(lái)制造加強(qiáng)件，同時(shí)提高頂造加強(qiáng)件，同時(shí)提高頂板縱梁的強(qiáng)度和剛性。板縱梁的強(qiáng)度和剛性。(2)(2)后車(chē)身能量吸收分析后車(chē)身能量吸收分析2)后后上上部車(chē)身能量吸收分析部車(chē)身能量吸收分析 在在前車(chē)身立柱和車(chē)門(mén)中柱都發(fā)生損傷的情況下，典型的表現(xiàn)形式是車(chē)門(mén)在在前車(chē)身立柱和車(chē)門(mén)中柱都發(fā)生損傷的情況下，典型的表現(xiàn)形式是車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)不良，間隙發(fā)生變化。開(kāi)關(guān)不良，間隙發(fā)生變化。在車(chē)輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊力傳遞的另一個(gè)途徑是經(jīng)過(guò)后翼子板向上傳在車(chē)輛后部發(fā)生撞擊時(shí)，撞擊力傳遞的另一個(gè)途徑是經(jīng)過(guò)后翼子板向上傳遞給頂板縱梁，如圖遞給頂板縱梁，如圖4 - 324 - 32所示，頂板縱梁被向上推，