在塑料加工工業(yè)中，熱壓成型法是一種應(yīng)用廣泛的材料加工方法，其過程相對(duì)簡(jiǎn)單，將材料加熱后把模型固定在加熱板上注入材料，調(diào)節(jié)溫度，使得材料硬化^[9-10]。然而，對(duì)于汽車的B柱，現(xiàn)有的加工理論大多基于冷壓成型方法。該方法在碰撞中容易產(chǎn)生開裂、回彈等不安全現(xiàn)象。如圖3(a)所示，B柱包含上下兩個(gè)部分，為保證B柱的強(qiáng)度，又增加兩個(gè)加強(qiáng)件。圖3(b)是使用熱壓成型方法設(shè)計(jì)的B柱模型。各方法下模型的參數(shù)，如表1所示。可以看出，使用熱壓成型方法使汽車零部件的質(zhì)量有了明顯下降，從而達(dá)到了輕量化設(shè)計(jì)的目的。

    根據(jù)能量守恒定律，可以得到仿真環(huán)境中各個(gè)能量隨時(shí)間的變化曲線。由于有限元仿真計(jì)算時(shí)，無法取到無窮大，因此有可能造成能量的泄露。而由圖4可看出，系統(tǒng)中的Hourglass Energy趨近于0。因此，本文建立的仿真環(huán)境及碰撞模型滿足能量守恒，可以用于汽車零部件的碰撞效果試驗(yàn)。給出了碰撞發(fā)生40 ms后，使用熱壓/冷壓成型理論制造的B柱汽車的車身形變對(duì)比。可以明顯的看出，圖5(b)中使用熱壓成型理論的汽車車身在遭受同等級(jí)別的撞擊時(shí)，其側(cè)面車身的形變程度(門板、防撞梁等部件)遠(yuǎn)小于圖5(a)中的車身。為了定量地衡量不同工藝下的車身變形程度，本文還選取了駕駛員駕駛汽車時(shí)預(yù)估的頭部和中間肋骨在車內(nèi)所處的位置進(jìn)行了碰撞侵入的分析，結(jié)果如圖6所示。

    圖6給出了碰撞后汽車的侵入情況。從圖6(a)和圖6(b)可以看出，原始的頭部參考點(diǎn)的大形變距離為46.56 mm，輕量化設(shè)計(jì)后的大形變距離為45.95 mm，優(yōu)化了1 mm。原始上肋部參考點(diǎn)的大形變距離為116.89 mm，輕量化設(shè)計(jì)后的大形變距離為109.89 mm，優(yōu)化了7 mm。從圖6(c)～圖6(d)可以看出，原始頭部參考點(diǎn)大速度為5.61 m·s^-1，輕量化設(shè)計(jì)后為5.44 m·s^-1。原始上肋骨的參考點(diǎn)速度為6.63 m·s^-1，輕量化設(shè)計(jì)后的速度為6.47 m·s^-1。兩個(gè)部位參考點(diǎn)速度均降低了約1.7 m·s^-1。在碰撞試驗(yàn)中，參考點(diǎn)形變距離的大小可以表征碰撞對(duì)于駕駛員的擠壓狀況，速度的大小可以表征碰撞對(duì)于駕駛員沖擊的能量。從仿真結(jié)果可以看出，經(jīng)過熱壓成型后在汽車車身在輕量化的同時(shí)，降低了碰撞的擠壓和沖擊力，從而可滿足汽車碰撞的安全性需求。