Eine experimentelle und numerische Studie zur Verbesserung des Verhaltens von Crashboxen im Automobilbau

An experimental and numerical investigation of the effects of geometry and spot welds on the crashworthiness of vehicle thin-walled structures

Die Crashbox ist eine Fahrzeugkomponente, die die Energie bei schweren Kollisionen absorbiert und wird ueblicherweise als duennwandiges Rohr ausgelegt. In den letzten Jahren hat es sich als wichtig herausgestellt, Crashboxen aufgrund des Wettbewerbes in der Automobilindustrie und neuer Regularien mit hoeherer Crashperformanz bei niedrigeren Kosten auszulegen. Der Artikel hat zum Ziel, gleichermassen die Kollisionssicherheit von Crashbox-Komponenten zu verbessern und ihr Gewicht zu reduzieren. Hierzu wurde zunaechst ein grundlegendes Crashbox-Modell, das im Bereich der vorderen Stossstange eingesetzt wird, einer dynamischen axialen Crashbeanspruchung sowohl numerisch als auch experimentell ausgesetzt. Danach wurden alternative Crashbox-Modelle ausgelegt, indem Veraenderungen in der Geometrie und der Wanddicke der duennwandigen Strukturen vorgenommen wurden. Das Ziel der Designstudien war es, ein neues Crashbox-Modell zu entwickeln, das mehr Energie absorbieren kann als der Energieabsorber, der als Basismodell beruecksichtigt wurde und um die Reaktionskraefte und die Kosten zu reduzieren. Die alternativen Crashbox-Modelle wurden numerisch mit der Finite-Elemente-Methode ueberprueft und ausgewaehlte Modelle wurden ausserdem in einem Fallversuchsstand getestet. Die FEM-Ergebnisse stimmen gut mit den experimentellen Ergebnissen ueberein. Entsprechend der Ergebnisse wurde ein Modell mit niedrigeren Kosten und einer besseren Crashperformanz erzielt. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: This paper aims to develop a new crash box with improved crashworthiness at reduced cost and weight as a base design for use in the automotive industry. Firstly, a baseline crash box model as presently used by the automotive industry was comprehensively examined by numerical crash analysis using Ls-Dyna software. Considering the initial design geometry, forty-five different crash box designs were developed by making changes in the geometry and wall thickness of the thin walled structures. The effects of the changes in wall thickness and geometry in alternative crash box designs on crash performances such as total energy absorption, peak crush force, mean crush force, specific energy absorption and crush force efficiency were investigated. The optimum crash box design obtained numerically was validated experimentally by means of the drop tower impact system. The numerical crash analysis results clearly agree with the experimental test results. In this study, a new crash box design at a lower cost and performing better in crashes compared with the other forty-six designs has been obtained and can be used in the automotive industry as an energy absorber. The results have revealed that crash box geometry, as well as the number and position of the spot welds and sheet-metal thickness have an important effect on crash performance, weight and cost of the crash boxes. (A)

Language

  • English

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 553-61
  • Serial:

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01685135
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jun 27 2018 12:59AM