作者：傅家豪

摘 要：在车辆设计中，保证设计的可靠性是非常重要的，这需要在车辆设计的过程中切实将相关的可靠性技术运用其中。混合可靠性技术近些年在车辆设计中的运用不断增多，对提升车辆设计各个方面的可靠性起到了非常显著的作用。基于此，本文就从关键零部件的振动可靠性、正面碰撞安全可靠性、侧面碰撞安全可靠性等方面逐一分析了混合可靠性在车辆设计中的实际运用，希望可以对相关设计人员起到一定参考作用。

关键词：混合可靠性；车辆设计；运用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.225

0 引言

车辆的可靠性虽然是一个较为整体的概念，但是其实际上是由多个不同的部分所组成的，通过对这些部分进行分拆，注意明确不同部分在设计上的可靠性控制，对于提升车辆设计的水平具有极其重要的意义。对于车辆而言，振动和碰撞是衡量其可靠性的两个关键环节，因此需要在这两个环节加强混合可靠性技术的运用。

1 车辆设计中关键零部件振动特性可靠性

在车辆的行驶过程中，不论是加速还是减速，抑或是路面状况，都会使得车辆在横向、纵向和垂向都出现振动情况。由此，车辆的各个零部件在这种状态下就会出现振动，造成零部件磨损或是破坏。因此，需要加强车辆零部件在振动方面的可靠性，使其在面对振动时能够保持良好的稳定状态。混合可靠性技术对于车辆零部件振动可靠性分析而言具有较为显著的作用，因为其综合性较高，能够对多个零部件形成统一协调。进行振动分析，需要明确振动实验条件及对应方法，正弦定频实验和正弦扫频实验是进行振动分析的两个主要实验，前者是在固定的频率段对定量进行正弦振动实验，主要有加速度或位移这些指标，其对于考核试件的耐震强度以及抗震能力具有重大意义。后者是在一定的频率范围内，通过定量在一定速率下对该频率范围进行扫频。通过实验得出相关的数据之后，就可以建立对应的振动特性分析模型，首先，需要确保模型能够实现高效率计算，这需要结合单元尺寸具体确定。其次，在高计算效率的基础上，应该确保模型能够对结构的几何特征以及力学特性形成真实反映，并且保证连接方式的准确没，材料参数精确，网格划分合理等。之后就可以进行可靠性分析，第一步需确定不确定变量，根据对象材料实际，可将密度、弹性模量、厚度等作为不确定变量，然后进行计算，通过椭球凸模型对材料参数波动进行描述，再通过功能函数就可以实现可靠性的分析，明确失效概率等。

2 车辆设计中正面碰撞安全可靠性

车辆在实际使用中，遭遇的最大问题就是出现碰撞，每年因为碰撞事故造成的人员伤亡数量不断上升，对社会稳定造成了较大干扰。因此，需要在车辆设计的阶段，通过混合可靠性技术对车辆正面碰撞的安全可靠性进行分析，提升其安全程度。正面碰撞是车辆碰撞中最为严重的形式，其对人体造成的伤害往往是最大的。目前许多国家都对正面碰撞的安全性要求作出了相关规定，在实际设计过程中，就需要在这些规定的基础上进行可靠性分析。首先，需要建立正面碰撞的数值模型，通过HYPERMESH软件将三维模型导入其中，然后在之中进行划分网格、选择材料、设置单元属性、确定边界条件等操作。在进行碰撞计算时，可以通过LS-DYNA的对称惩罚函数进行，其由于较为简单的关系，能够将沙漏效应控制在最小范围内，保证计算精度。在计算过程中，需要对接触进行大量定义，其主要涉及到点面接触、面面接触、单面接触等类型。由于实际碰撞的接触情况较为复杂，因此在进行模拟的过程中，通过人工形式判断单元发生接触的方向是比较困难的。因此，需要在接触模拟计算中采取更加可靠的方式，如CONTACT-AUTOMATIC-SINGLE-SURFA CE。之后进行正面碰撞的耐撞性分析，这是保证车辆和人员安全的关键。根据实际，人员出现伤亡的最大原因是人与车辆产生碰撞，其属于二次碰撞。因此，弱化二次碰撞，对于保证人人员安全极其重要。在进行车辆设计的过程中，需要对人员约束系统和车身结构进行合理优化，通过约束系统和车身结构，尽可能吸收来自一次碰撞产生的能量，使二次碰撞的能量尽可能减小，使传导人员身上的能量不足以对其造成较大伤害。通过混合可靠性分析，可以通过B柱加速度、方向盘侵入量以及能量变化这三种手段实现能量吸收。因此，在进行车辆设计的过程中，需要对这三种方法进行合理搭配使用，最大程度将车辆的正面碰撞性能提升到最高。

3 车辆设计中侧面碰撞的安全可靠性

相较于正面碰撞而言，侧面碰撞也是车辆在实际中较为常发的一类安全问题。其造成的人员伤亡和正面碰撞不相上下。侧面碰撞和正面碰撞存在较为显著的区别，主要是发生接触的方向和能量传递方式的不同。在进行车辆侧面碰撞安全可靠性分析的时候，需要建立对应的数值分析模型，这需要对车辆结构进行进行3D数模和3D焊点，明确对侧面碰撞存在较大影响的零部件。然后根据侧面碰撞的特点和流程，可以将这些零部件划分薄壁结构、底盘和动力总成、车身附件三类。薄壁结构涉及到加强板、门槛以及B柱等部件，在侧面碰撞时是产生形变的主要部件。底盘和动力总成在出现侧面碰撞时不会发生太大变形，其对刚度和质量的要求较高，并且不能忽略其惯性特性。车身附件吸收形变能量的性能较差，但是其质量较大，因此会对侧面碰撞运动特性产生较大影响。之后可以车辆碰撞的耐撞性进行分析，通过实践可以得知对人体造成伤害的主要是侵入车内的侧面结构，而侧面结构的侵入程度、侵入速度和受伤程度这三者之间均成线性关系。所以，在进行车辆设计的过程中，就需要对强化侧面结构的抗变形能力进行强化，使其能够对变形能量有效吸收，尽量降低侧面结构的变形，保证车内人员的安全。

4 结束语

在车辆设计过程中，需要对其安全可靠性加强分析和设计。混合可靠性技术在对车辆进行振动安全可靠性以及碰撞安全可靠性分析上具有非常显著的作用，因此需要通过该技术对不同情况下的车辆可靠性展开分析，然后针对性的加强设计，强化车辆性能。

参考文献：

[1]汪东坪，李舜酩，魏民祥.混合动力汽车电子换挡手柄控制信号可靠性设计[J].农业机械学报，2012，06：25-29.

[2]孙博，魏明，姚娟.基于车辆任务可靠性的协同车辆路径问题[J].计算机应用研究，2013，08：2280-2282+2287.

作者简介：傅家豪（1993-），四川达州人，主要从事车辆设计和大学生成长成才研究。

为