本發(fā)明涉及一種保險杠系統(tǒng)吸能結(jié)構(gòu)，特別涉及一種仿生吸能結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在我國公路行駛過程中，車碰撞安全問題一直是備受關(guān)注的話題，汽車輕量化和高吸能設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)今汽車領(lǐng)域的熱點話題。因此，設(shè)計合理的車輛前后部吸能結(jié)構(gòu)是發(fā)生碰撞后減少對成員傷害的有效措施之一。保險杠系統(tǒng)主要由保險杠橫梁、吸能盒以及安裝托架等組成。其中，橫梁是汽車碰撞安全性的關(guān)鍵零部件，主要作用是將碰撞能量均勻地傳遞給吸能盒，同時防止內(nèi)侵量過大造成發(fā)動機前部件的損壞，同時造成成員空間擠壓威脅成員安全；吸能盒的作用是通過自身的壓潰變形將碰撞中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，吸收能量，并將由前橫梁傳遞來的碰撞力均勻地傳遞到車身兩個前縱梁骨架上。目前，為了提高前后部吸能結(jié)構(gòu)的特性，設(shè)計了多種類型的保險杠，如：夾層式保險杠、可伸縮式吸能梁等，旨在通過提高保險杠的耐撞性與吸能特性，從而保護乘員及貴重物品安全?，F(xiàn)有的保險杠裝置遇到很多問題，例如存在制造成本高、安裝不方便及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點，同時普遍存在質(zhì)量大、吸能效率低的特點，而通過仿生設(shè)計的方法來設(shè)計出輕質(zhì)高吸能的保險杠是一種新方法。

研究汽車保險杠的碰撞特性和碰撞過程中的吸能特性，提高保險杠吸能盒在碰撞過程中的吸能性能，對于提高汽車的碰撞安全性具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有保險杠設(shè)計等方面的不足，提供一種能提高汽車耐撞性的仿竹結(jié)構(gòu)的保險杠系統(tǒng)。

本發(fā)明是由保險杠橫梁和吸能盒組成，保險杠橫梁是由前圓弧形面板、后圓弧形面板、蓋板組成，保險杠橫梁輪廓上焊接有仿生加強筋，若干個仿生加強筋分布在保險杠橫梁輪廓，仿生加強筋的存在能夠保證保險杠橫梁一定剛度的同時，提高其抗彎性能，在汽車碰撞過程中更穩(wěn)定。

仿生吸能盒由仿生外殼、仿生內(nèi)管與約束筋板組成，仿生外殼是具有相同內(nèi)徑和不同壁厚的變壁厚六邊形管，壁厚自上而下逐漸增大；仿生內(nèi)管是具有相同內(nèi)徑和不同壁厚的變壁厚六邊形管，壁厚自上而下逐漸增大；六個約束筋板均勻的圓周分布，六個約束筋板將仿生外殼和仿生內(nèi)管連接在一起。變化的壁厚能夠降低質(zhì)量同時，提高其比吸能效率。

保險杠橫梁的仿生加強筋能夠增強汽車的碰撞性，仿生吸能盒吸收能量的能力增強，在提高其比吸能的同時降低保險杠系統(tǒng)碰撞的峰值。保險杠橫梁和仿生吸能盒兩者結(jié)合起來可以使得保險杠系統(tǒng)輕質(zhì)高效。

本發(fā)明根據(jù)竹子徑向、軸向的宏微觀結(jié)構(gòu)，提取影響竹材優(yōu)良性能的結(jié)構(gòu)特征參數(shù)。宏觀上得出竹節(jié)隨著竹竿高度的規(guī)律分布，參照竹子竹節(jié)結(jié)構(gòu)的分布及內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用到保險杠橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。設(shè)計出一種具有竹子竹節(jié)結(jié)構(gòu)特征的仿生橫梁結(jié)構(gòu)微觀上得出維管束沿竹青——竹肉——竹黃的梯度分布規(guī)律，結(jié)合竹子自下而上壁厚變小的結(jié)構(gòu)，從而設(shè)計出一種具有兩層變化的壁厚的六邊形仿生吸能盒結(jié)構(gòu)

保險杠橫梁的結(jié)構(gòu)是將竹子的竹節(jié)特征應(yīng)用到保險杠的橫梁輪廓面上。

所述仿生吸能盒的仿生設(shè)計方法：

根據(jù)竹節(jié)壁厚的變化規(guī)律，可以得到壁厚變化規(guī)律，設(shè)計一種雙層變壁厚的六邊形仿生吸能盒，其中，仿生吸能盒的三段長度符合竹節(jié)在竹莖干上的分布特點規(guī)律，壁厚變化規(guī)律符合竹壁厚隨竹節(jié)數(shù)目變化的分布特點規(guī)律，通過對竹子的切片處理之后進行電鏡掃描觀察維管束的梯度變化規(guī)律，并將其簡化為普通加強筋，用于連接內(nèi)外仿生管，從而建立相應(yīng)的仿生吸能盒結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用竹子自身的優(yōu)良結(jié)構(gòu)特性，對保險杠的橫梁和吸能盒進行仿生設(shè)計，不僅能夠提高吸能盒的軸向吸能能力，而且降低吸能盒的質(zhì)量及其碰撞過程中的峰值載荷。同時對保險杠橫梁的結(jié)構(gòu)進行改進，使其整體性好、剛度高、吸能效果好以及抗彎變形能力強的特點，從而提高汽車的耐撞安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體示意圖。

圖2為本發(fā)明的仿生吸能盒立體示意圖。

圖3為本發(fā)明之仿生吸能盒的仿生內(nèi)管立體示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1所示，本發(fā)明是由保險杠橫梁1和仿生吸能盒6組成，保險杠橫梁1是由前圓弧形面板2、后圓弧形面板4和蓋板3組成，保險杠橫梁1輪廓上焊接有仿生加強筋5，若干個仿生加強筋5分布在保險杠橫梁1輪廓，仿生加強筋5的存在能夠保證保險杠橫梁1一定剛度的同時，提高其抗彎性能，在汽車碰撞過程中更穩(wěn)定。吸能盒6設(shè)置在后圓弧形面板4上。

請參閱圖2所示，仿生吸能盒6由仿生外殼7、仿生內(nèi)管8與約束筋板9組成，仿生外殼7是具有相同內(nèi)徑和不同壁厚的變壁厚六邊形管，壁厚自上而下逐漸增大，仿生外殼7是由第一段外殼71、第二段外殼72、第三段外殼73自上而下連接構(gòu)成，第一段外殼71、第二段外殼72和第三段外殼73的內(nèi)徑相同，但是，第一段外殼71外徑小于第二段外殼72外徑，第二段外殼72外徑小于第三段外殼73外徑；仿生內(nèi)管8是具有相同內(nèi)徑和不同壁厚的變壁厚六邊形管，壁厚自上而下逐漸增大，如圖3所示，仿生內(nèi)管8是由第一段內(nèi)管81、第二段內(nèi)管殼82、第三段內(nèi)管殼83自上而下連接構(gòu)成，第一段內(nèi)管81、第二段內(nèi)管82和第三段內(nèi)管83的內(nèi)徑相同，但是，第一段內(nèi)管81外徑小于第二段內(nèi)管82外徑，第二段內(nèi)管82外徑小于第三段內(nèi)管83外徑；六個約束筋板9均勻的圓周分布，六個約束筋板9將仿生外殼7和仿生內(nèi)管8連接在一起。變化的壁厚能夠降低質(zhì)量同時，提高其比吸能效率。

保險杠橫梁1的仿生加強筋5能夠增強汽車的碰撞性，仿生吸能盒6吸收能量的能力增強，在提高其比吸能的同時降低保險杠系統(tǒng)碰撞的峰值。保險杠橫梁1和仿生吸能盒6兩者結(jié)合起來可以使得保險杠系統(tǒng)輕質(zhì)高效。