1.1.课题研究背景和意义

由数据表明，在各种汽车碰撞事故形态中,正面碰撞和侧面碰撞最常见,这两种形式的事故发生次数可占事故总数的70%以上。其中，44%~54%是由于车辆和车辆碰撞导致, 12% ~16%是因为汽车侧面与柱状物体碰撞导致。所以关于侧面柱碰撞的B柱的研究是很有必要的。

汽车轻量化对於降低油耗、减少排放起着至关重要的作用,目前已经成为国内外汽车工业界的研究热点，汽车轻量化主要采取材料轻量化与结构轻量化相结合的方式；在结构轻量化方面，B柱结构要求B柱上端刚度要大于下端刚度，这需要我们用不同的材料构成B柱，而拼焊技术可以将若干不同材质、不同厚度、不同涂层的钢材、不锈钢材、铝合金材等进行自动拼合和焊接而形成一块整体板材、型材、夹芯板等，正好满足B柱对于结构设计的要求；在材料轻量化方面，铝的密度为2.7g/cm3，接近钢密度的1/3(7.8g/cm3)。汽车上使用铝材可以明显降低汽车重量，而中国的汽车用铝量一直低于全球的平均用铝量，关于铝合金在汽车上的使用一直是我国的一个重要研究方向。本次设计选用7075铝合金和 2024铝合金，其中7075铝合金的刚度高吸能效果差2024铝合金刚度低吸能效果好，而他们都拥有良好的焊接性能，所以我们选择将7075铝合金和2024铝合金进行拼焊，这样形成的B柱正好保证汽车侧面碰撞的安全性。对于7系铝合金和2系铝合金的拼焊，搅拌磨檫焊可以达到其强度需求。这次对于侧面碰撞的某轿车B柱拼焊的结构设计旨在促进我国汽车轻量化的研究和车用铝合金的使用。

1.2.国内外研究现状

国外研究汽车侧面碰撞起始于20世纪初的30年代左右，奔驰等多家欧洲公司在50年代末开始了汽车正面碰撞研究，美国于1992年4月15日正式提出了美国侧面碰撞安全法规FMVSS214，欧洲也提出了欧洲ECER95，通过汽车安全法规的强制实施，促进汽车厂家切实改进产品安全性。 汽车结构安全性研究和车内乘员安全性研究是侧碰主要研究的两个方面，侧面碰撞的结构安全性的研究指的是车身结构和侧面碰撞试验所用的碰撞设备（可变形移动壁障 MDB、试验假人等）以及侧面碰撞的结构标准等方面的研究.对于乘员损伤的各种评价指标，美国Wayne州立大学的J. Cavanaugh等人进行了大量工作，他们在损伤生物力学方面获得重大成果.；随着时代的发展，计算机的高速发展带动了计算机仿真分析的产生，国外从20世纪60年代中期开始了计算机尤其在近20年，计算机碰撞仿真技术发展十分迅速。进入20世纪80年代，在市场需求的激励下，有很多碰撞仿真商业化软件包，著名的有美国LSTC公司的LS2DYNA、法国ESI公司的PAM2CRASH及PAM2SAFE等.基于碰撞计算和分析软件，Chien-Hsun Wu等人以FMVSS214为标准对侧门防撞杆的厚度和形状进行了优化，提高了车门的侧面碰撞安全性。

目前，我国实施的汽车产品认证制度基本上与欧洲相同，并且我国的强制性标准体系正向ECE靠拢。为了将来便于与国际接轨，我国在制定汽车侧面碰撞标准时是以欧洲相关法规（即ECER95）为蓝本，我国执行的汽车侧面碰撞标准（GB20071-2006）中碰撞块的设计与ECER95移动变形壁障设计相同。这些标准大大的推动了侧碰安全方面的研究。我国在80年代末期由清华大学的研究人员建成我国第一台台式试验车车架，并对汽车被动安全性进行了研究.在虚拟仿真分析的帮助下，我国的侧碰试验越来越多，关于B柱的研究也越来越多；南昌大学的叶盛，辛勇在基于拼焊技术的轿车B柱耐撞性及结构优化设计方面做了大量研究，应用HyperMesh和LS-Dyna软件对该轿车B柱进行了碰撞仿真分析，通过拼焊技术对B柱内板和加强板的结构进行了优化设计从而使B柱最大侵入量减少13.0%,最大侵入速度减少38.8%,质量减轻5.8%。

在对国内外研究现状调查中，发现在基于侧面碰撞的B柱拼焊结构设计方面关于铝合金的使用较少，而7系和2系铝合金的使用更是几乎空白，所以本次设计着重研究了7075铝合金和 2024铝合金两种铝合金拼焊板替代B柱外板后带来的B柱性能变化以获得最佳的拼焊结构B柱。