汽車前防撞樑一般隱藏在前保險槓裏面以及車門內部，在較大衝擊力作用下，彈性材料已經不能緩衝能量，真正起到保護車內乘員的作用，它是車身被動安全系統的一部分，防撞樑其實並不是讓車子“防撞”，它的主要作用是傳力。簡單概括，防撞樑的作用是：低速碰撞能減少維修成本，高速碰撞有助於提高保護性，尤其在復雜真實的環境碰撞中。
一、汽車前防撞樑市場應用情況調查
汽車前防撞樑作爲汽車的安全部件，通常採用金屬材質，如高強度鋼材和鋁合金等。它一般由防撞橫樑、吸能盒、吸能盒加強件及連接板組成。圖1 示出汽車前防撞樑安裝位置。圖2 示出汽車前防撞樑實物圖。
通過市場調查，共統計65 款車型前防撞樑材料應用情況，自主品牌19 款車型，其中2 款車型應用鋁合金防撞樑；合資品牌46 款車型，有10 款車型應用鋁合金防撞樑。前防撞樑應用情況統計，如表1 所示。
表1 汽車前防撞樑應用情況統計表
調查結果顯示：合資品牌鋁合金防撞樑應用比例高於國內自主品牌2 倍多，行業內鋁合金防撞樑應用是發展趨勢。鋁合金防撞樑平均質量4.5 kg，鋼制防撞樑平均質量6.6 kg，差值約32%，可見鋁合金防撞樑輕量化優勢明顯。部分鋁合金前防撞樑應用車型，如表2所示。
表2 部分鋁合金汽車前防撞樑應用車型
二、汽車前防撞樑碰撞仿真對比分析
通過HyperMesh 軟件建立前防撞樑碰撞模型，模型建好後導入LS- DYNA 軟件進行防撞樑性能仿真分析。工況選擇防撞樑正面碰撞，防撞樑材料選用6061 系鋁合金，碰撞質量設置爲1 700 kg，選用速度爲36 km/h，計算時間設置爲30 ms。
圖3示出高強鋼汽車前防撞樑碰撞分析圖。圖3b顯示高強鋼汽車前防撞樑碰撞總能量約85 kJ，其中48.2 kJ 被吸收轉化爲內能，約56.7%的能量被吸收。
圖3 高強鋼汽車前防撞樑碰撞分析圖
圖4顯示鋁合金汽車前防撞樑碰撞總能量約85 kJ，其中58.3 kJ 被吸收轉化爲內能，約68.6%的能量被吸收。
圖4 鋁合金汽車前防撞樑碰撞分析圖
比吸能即系統單位質量的吸能量，比吸能反映了不同材料和結構的吸能能力。在基於輕量化的結構設計中，希望結構件比吸能值越大越好[1]。圖5
顯示在30 ms 時鋁合金防撞樑比吸能爲11.3 kJ/kg，鋼防撞樑比吸能爲5.2 kJ/kg。鋁合金防撞樑的比吸能是鋼防撞樑比吸能的2
倍多。
圖5 比吸能對比圖
3、結論
在汽車產品制造中，逐步加大鋁合金材料的應用比例是汽車輕量化的必然趨勢，開發鋁合金防撞樑是實現汽車輕量化主要途徑之一，鋁合金防撞樑經過設計驗證後必將取代鋼制防撞樑。
1)根據仿真分析結果，正面碰撞鋁合金防撞樑吸收能量優於鋼制防撞樑，滿足設計使用要求。
2)鋁合金相比鋼材料有着密度小的優勢，用鋁合金結構代替傳統鋼結構，可使前防撞樑質量減輕30%~50%，輕量化效果顯著[2]。
3)通過對比合資車企與自主車企鋁合金防撞樑應用情況，可發現採用鋁合金防撞樑是汽車輕量化未來趨勢。
4)對比防撞樑比吸能分析結果顯示，鋁合金防撞樑吸能能力明顯優於鋼防撞樑，有助於提高整車安全性。
