更“安全”的汽车发动机盖设计
目前，全球范围内的汽车安全法规都计划加强对行人的保护条例，这为汽车工程师带来了不小的挑战。面对燃油经济性法规，工程师们必须采用轻量化材料。而如今又加入了行人保护强制要求，汽车各部位的选材标准变得更苛刻。例如，发动机盖材料必须要足够轻，但又必须拥有良好的能量吸收性能。
一般来说，发动机盖与发动机舱组件之间必须留有几十毫米的余量，根据发动机该设计有所不同。 通用汽车与美国斯坦福大学联合研究中得出了一项方案，在发动机盖的下表面处安装一个具有能量吸收功能的装置。该装置由不同种类、不同厚度的材料（主体为钢板）结合组成。 研究者还利用有限元模型法测试这项设计，用于判定是否这项设计能够满足头部碰撞标准（head injury criterion，HIC）评分。模拟中，钢板被弯曲成“C”字型，在Instron Dynatup 9250HV载荷框架下测试该结构的耐冲击性，并以数码摄像系统记录冲击过程的数字图像。研究开发出的最终“成品”并不是一项实体物件，而是一项综合性的方法论，用于测试不同材料制成的“C型”钢板结构的能量吸收性能。 通过该方法论，研究者能够确定对不同材料的性能进行定性与定量。从而令研究者从多个候选材料中选取最佳性能的组合，设计出全新的轻量化材料。 头部碰撞标准评分HIC在整车测试中会根据汽车组件安装方式的不同、发动机盖的受冲击力区域而改变。因此，很难确定究竟如何组合材料才能让防止行人头部撞击到发动机盖时受到的伤害最小。这项简单的方法论将吸能材料在冲击条件下的性能表现与汽车其他组件的影响分开讨论，从而使材料筛选过程更可靠、快速、低成本。 关于目前尚处于探索阶段的新型复合材料，也能利用该方法论判别它们的能量吸收性能。此外，也能用来验证新材料的实体模型，对设计进行优化。 综上所述，通用汽车与斯坦福大学所用的这项方法论能够利用简单的实验室设备和有限元模型对汽车发动机盖的新型材料进行验证与测试。在开发行人安全新材料的同时，无需进行汽车实体测试。 |
