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摘要：随着汽车行业的快速发展，汽车的持有量也是全面上升，汽车尾气对环境的污染也是日益严重，使用汽车的事故也是高频发生。为了减少污染，提高安全系数，设计者们开始对汽车的量轻化设计越来越关注，而汽车的量轻化设计中最主要的结构量轻化就是对汽车车门的量轻化设计。本文就主要基于乘用车门的安全分析，研究了车门钣金件强度和厚度合理设计，以在保证安全性前提下使车门达到轻量化。
关键词：汽车车门；量轻化设计；安全系
一、前言
想必我们大家都知道，由于汽车的快速普及，因使用汽车而出现的安全事故也是愈加增多。据统计数据显示，在汽车各类事故中，侧面碰撞发生概率约27%，碰撞造成司乘人员的伤害和财产损失的概率侧面碰撞仅次于正面碰撞。汽车侧面碰撞试验是检验汽车被动安全性和事后安全性的重要手段之一。中国从2006年开始实施针对汽车生产企业的《汽车侧面碰撞乘员保护》强制性标准，在随后进行的中国新车评价规程评测中汽车侧面碰撞也是新车评测的关键内容。而车门位于车身两侧，汽车侧面是车体中强度较薄弱的部位，一旦受到来自侧面的撞击，没有足够空间发生结构变形以吸收碰撞能量，所以车门是发生侧面碰撞时保证乘员安全的关键部件。随着更严格的燃油效率法规的实施，保证安全性的同时对车门实施轻量化是发展趋势。对在允许范围内通过车门板件和防撞梁合理配置来实现轻量化的研究较少，本研究基于保证汽车车门安全原则，对某汽车车门内外板和防撞梁合理匹配性进行分析。
二、车门结构分析和轻量化方案设计
相信对汽车有所了解和使用过汽车的人都应该知道，当汽车从侧面发生碰撞即，事故发生在汽车两侧时，对车门的碰撞力度应该是最大的，那么，此时，要想提高车身的承受能力，就必须从车门着手。车门结构和车门承受力的强度直接影响汽车的车柱和车身的力的侵入量、侵入速度和车身变形程度，这些因素将直接影响内部乘员安全情况。本文，主要是针对车门的内板、外板、窗框、中部加强板和下部防撞梁等结构进行测试研究。
结合调查和车身车门设计的实际情况可知，在设计车门时，车门的各个部件厚度减小和材料增加都会影响整个车门的承受力，因此，要在安全性保障的基础上实现车门的量轻化设计，就应当控制好车门各个部件的钢厚度和和承重强度。具体研究方案如表1所示。
表1
三、试验测试及计算
任何数据都只能显示出理论的思想，必须要经过试验的测试，才能检验其有效性。根据以上方案的要求，我们可以对车身实体进行实践研究，然后总结实践数据，计算标准数据，最后在进行车门的量轻化设计。
本文通过设置一个整车模型，对以上方案的数据进行检测，通过该整车模型可变形壁障侧壁碰撞、侧壁柱撞的仿真计算结果能量分析可知，5个方案中沙漏能、滑移能均小于5%，质量增加范围和总能量均满足要求，能量曲线平滑、没有尖角出现，证明该计算结果可信。同时还可以看出，车门钣金件厚度和强度变化对柱撞安全性变化不敏感；车门中部加强板不宜采用过强结构；车门内板强度和厚度是影响车门侵入量的关键因素。
四、量轻化设计的具体方法
1.利用先进的设计工具
目前国内设计上使用最为广泛的设计工具就是CAD,通过CAD来优化设计汽车的车门结构，可以减少车门重量和钢板厚度，使部件薄壁化、中空化，小型化及复合化达到轻量化目的，采用CAE技术计算汽车强度和刚度，确保减重整车的性能。
2.设计科学的车门结构
使用有效的工具后，还应当设计更为精简化的车门结构，才能保证车门的整体量轻化。开发设计车门及其部件更趋合理化的中空型结构。主要途径就是在结构上采用“以空代实”，即对于承受以弯曲或扭转载荷为主的构件，采用空心结构取代实心结构，同时优化结构布局，使之更加紧凑，这样在保证车门安全性的前提下，既可以减轻重量，节约材料，又可以充分利用材料的强度和刚度。
3.使用量轻化材料
在轻量化与材料特性、工艺性、生产批量、成本及其它制约因素中找到一个最佳的结合点，实现多材料组合的轻量化结构，强调合适的材料用于合适的部位，藉以CAD／CAE计算机辅助技术，使结构轻量化设计与优化融入开发前期，缩短开发周期，降低成本，确保了汽车车门轻量化的效率和质量。
五、结论
简而言之，通过研究车门钣金件厚度、强度对整车侧碰中安全性影响的分析，我们可以知道，采用科学、绿色、环保的造车材料，能够有效的提升整个汽车的质量。在宝成汽车使用安全的同时，对车门实行量轻化设计，不仅可以提高车门在侧面冲突和受力作用下的敏感度，同时还能够提高整个车身的量轻化。我们在设计车门时，应当避免采用的材料刚度过硬，轻度过大，尽量使用量轻材料，从而能够最大程度的减轻车门的重量。
相信，通过对车门的量轻化设计，不仅能够提高整个车身的外观审美，同时也能提升整个车身的质量。增强车门对侧面受力的敏感，减少因车体本身因素而造成的行车安全事故。
参考文献：
[1]公安部交通管理局.中华人民共和国道路交通事故统计资料汇编[R].
[2]张维刚,范体强.汽车侧面碰撞安全性研究探讨[J].客车技术,2007(1)
[3]王宏雁,徐少英.车门的轻量化设计[J].汽车工程,2004(3):349-353.
论文作者:刘占超
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第13期
论文发表时间:2017/12/15
标签：车门论文; 汽车论文; 结构论文; 侧面论文; 轻化论文; 车身论文; 安全性论文; 《建筑科技》2017年第13期论文;