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浅谈MPDB工况下的前端结构设计
2021-02-06 01:05:29· 来源：上汽安全与CAE技术
01 前言众所周知，2020版Euro NCAP和2021版CNCAP使用正面50%重叠车-车对撞测试（MPDB）替代正面40%重叠可变性壁障碰撞测试（64ODB）。旨在通过碰撞兼容性考核推
01 前言
众所周知，2020版Euro NCAP和2021版CNCAP使用正面50%重叠车-车对撞测试（MPDB）替代正面40%重叠可变性壁障碰撞测试（64ODB）。旨在通过碰撞兼容性考核推动大车小车和谐一体的交通环境。
在之前的文章《Euro NCAP 与 C NCAP MPDB差异介绍》中，已经对罚分细则做过介绍，可以看到，两个不同版本的MPDB评价中主要涉及到乘员载荷指标OLC、壁障变形量标准偏差SD、壁障击穿。
这三项评价指标中，根据欧洲MPDB试验结果，随着车辆整备质量的增加，乘员载荷指标OLC也会增加，OLC与整备质量呈正相关的关系。在MPDB罚分中，如何在保证壁障不被击穿的情况下，尽量减少壁障变形量标准偏差SD成为降低罚分的关键。
图1 OLC与整备质量关系
02 SD评估区域
壁障变形量标准偏差SD评估区域为矩形。其下边界位于地面以上250mm处（距离壁障下边缘100mm）,上边界位于地面以上650mm位置处；右边界距离MPDB面右侧边缘200mm处，左边界与试验车辆宽度相关，距离MPDB面右边缘的距离为车宽的45%。
图2 SD评估区域
03 MPDB工况对前端结构设计要求
理想状态，若水箱上横梁、主缓冲梁、下缓冲梁在壁障上可以覆盖SD评估区域，而且刚度匹配，在碰撞结束后，壁障可以较为平整，获得比较低的SD值。
图3 理想状态前端结构设计
然而，在整车设计中，受造型及前舱布置等限制，水箱上横梁、主缓冲梁、下缓冲梁很难做到完全覆盖壁障的评分区域。
04 几种不同车型前端结构设计
避免壁障击穿是获得较低的SD值的前提。在欧洲汽车年会上，某车企（A）通过延伸吸能盒背板，避免吸能盒附近应力集中，有效地防止壁障击穿。通过增加主缓冲梁Z向尺寸，优化截面形状，提升了主缓冲梁的抗弯刚度。上述更改同样增大了壁障与主缓冲梁载荷接触面积，使得壁障在试验后，更为平整，获得较低的SD值。
图4 车企A前端结构设计思路
图5 碰撞后MPDB壁障变形
还有的车企（B）通过增加lower member，为车体结构增加一条额外的载荷路径。通过在主吸能盒侧面增加副吸能盒，在碰撞中，使得lower member可以较早的进行载荷路径力的传递。主缓冲梁Y向延伸，增大与壁障的接触面积。
图6 车企B载荷路径设计
值得一提的是，在主缓冲梁的最前端，该车企增加一块Y向约占主缓冲梁一半宽度的平板，该平板可增加车体与壁障小车的接触面积。上述四处更改，均旨在降低SD值。研究表明，通过这四处优化方案，车体可吸收较高的冲击能量，相应的壁障小车吸能降低，有效地推动大车小车和谐一体的交通环境。
图7 车企B主缓冲梁增加平板
05 小结
上汽全球智能汽车架构（sigma）目前在研车型，涵盖燃油车、混动车、电动车。在目前的开发中，均已进行MPDB设计保护。在不久的将来，上汽将为推动大车小车和谐一体的交通环境做出自己的贡献。
众所周知，2020版Euro NCAP和2021版CNCAP使用正面50%重叠车-车对撞测试（MPDB）替代正面40%重叠可变性壁障碰撞测试（64ODB）。旨在通过碰撞兼容性考核推动大车小车和谐一体的交通环境。
在之前的文章《Euro NCAP 与 C NCAP MPDB差异介绍》中，已经对罚分细则做过介绍，可以看到，两个不同版本的MPDB评价中主要涉及到乘员载荷指标OLC、壁障变形量标准偏差SD、壁障击穿。
这三项评价指标中，根据欧洲MPDB试验结果，随着车辆整备质量的增加，乘员载荷指标OLC也会增加，OLC与整备质量呈正相关的关系。在MPDB罚分中，如何在保证壁障不被击穿的情况下，尽量减少壁障变形量标准偏差SD成为降低罚分的关键。
图1 OLC与整备质量关系
02 SD评估区域
壁障变形量标准偏差SD评估区域为矩形。其下边界位于地面以上250mm处（距离壁障下边缘100mm）,上边界位于地面以上650mm位置处；右边界距离MPDB面右侧边缘200mm处，左边界与试验车辆宽度相关，距离MPDB面右边缘的距离为车宽的45%。
图2 SD评估区域
03 MPDB工况对前端结构设计要求
理想状态，若水箱上横梁、主缓冲梁、下缓冲梁在壁障上可以覆盖SD评估区域，而且刚度匹配，在碰撞结束后，壁障可以较为平整，获得比较低的SD值。
图3 理想状态前端结构设计
然而，在整车设计中，受造型及前舱布置等限制，水箱上横梁、主缓冲梁、下缓冲梁很难做到完全覆盖壁障的评分区域。
04 几种不同车型前端结构设计
避免壁障击穿是获得较低的SD值的前提。在欧洲汽车年会上，某车企（A）通过延伸吸能盒背板，避免吸能盒附近应力集中，有效地防止壁障击穿。通过增加主缓冲梁Z向尺寸，优化截面形状，提升了主缓冲梁的抗弯刚度。上述更改同样增大了壁障与主缓冲梁载荷接触面积，使得壁障在试验后，更为平整，获得较低的SD值。
图4 车企A前端结构设计思路
图5 碰撞后MPDB壁障变形
还有的车企（B）通过增加lower member，为车体结构增加一条额外的载荷路径。通过在主吸能盒侧面增加副吸能盒，在碰撞中，使得lower member可以较早的进行载荷路径力的传递。主缓冲梁Y向延伸，增大与壁障的接触面积。
图6 车企B载荷路径设计
值得一提的是，在主缓冲梁的最前端，该车企增加一块Y向约占主缓冲梁一半宽度的平板，该平板可增加车体与壁障小车的接触面积。上述四处更改，均旨在降低SD值。研究表明，通过这四处优化方案，车体可吸收较高的冲击能量，相应的壁障小车吸能降低，有效地推动大车小车和谐一体的交通环境。
图7 车企B主缓冲梁增加平板
05 小结
上汽全球智能汽车架构（sigma）目前在研车型，涵盖燃油车、混动车、电动车。在目前的开发中，均已进行MPDB设计保护。在不久的将来，上汽将为推动大车小车和谐一体的交通环境做出自己的贡献。
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