基于CAE分析的輕卡某平臺(tái)8.2T前下防護(hù)欄桿設(shè)計(jì)

王連虎

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基于CAE分析的輕卡某平臺(tái)8.2T前下防護(hù)欄桿設(shè)計(jì)

王連虎

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章基于江淮汽車某平臺(tái)輕卡產(chǎn)品的規(guī)劃，結(jié)合ECE R93法規(guī)對(duì)前下防護(hù)欄的要求，依托CAE仿真分析，對(duì)平臺(tái)前下防護(hù)進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)，已達(dá)到歐盟法規(guī)的要求。

輕卡；前下防護(hù)欄；CAE；歐盟法規(guī)

前言

在歐洲，最大總質(zhì)量≥7.5T的卡車必須加裝前下防護(hù)裝置。目的就是為了防止小車在發(fā)生碰撞時(shí)鉆到底盤較高的卡車底部造成人員傷害，同時(shí)也能有效的減少碰撞對(duì)車身造成的損傷。歐盟ECE R93號(hào)法規(guī)對(duì)前下防護(hù)的要求又是非常的嚴(yán)格，國內(nèi)的車輛想要出口到歐盟國家，前下防護(hù)的強(qiáng)度要求必須達(dá)標(biāo)，且取得歐盟成員國頒發(fā)的證書。江淮某平臺(tái)輕卡就是一款面向歐洲國家開發(fā)的產(chǎn)品，整車最大總質(zhì)量在7.5T~8.2T之間。

而目前前下防護(hù)設(shè)計(jì)一般是由一個(gè)橫桿和兩個(gè)安裝支架組成，直接通過螺栓固定在車架的下翼面，如圖1示：(1-橫桿2-安裝支架3-車架圖1前下防護(hù)安裝示意圖)，由于歐標(biāo)對(duì)前下防護(hù)的強(qiáng)度要求極高，這類前下防護(hù)設(shè)計(jì)很難滿足其強(qiáng)度要求。且前下防護(hù)安裝螺栓，一般從下朝上裝配，裝配空間小，裝配不方便。另外螺栓安裝數(shù)量一般有6-8個(gè)，數(shù)量多，影響裝配效率。

圖1

針對(duì)以上前下防護(hù)設(shè)計(jì)的共性問題，本文通過一些創(chuàng)新性的方法對(duì)其進(jìn)行解決，如題如下文。

1 前下防護(hù)欄設(shè)計(jì)

根據(jù)ECE R93法規(guī)對(duì)前下防護(hù)的強(qiáng)度要求，結(jié)合平臺(tái)車型底盤空間布置，對(duì)前下防護(hù)的結(jié)構(gòu)和安裝進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。

①橫桿：橫桿采用雙槽鋼拼焊而成，增加橫桿的橫向厚度t，而同時(shí)其縱向厚度b不增加，能有效降低橫桿的重量，圖2。

說明：橫桿橫向厚度的增加，能大大增強(qiáng)整個(gè)橫桿的剛度及強(qiáng)度，在碰撞的過程中，能夠有效的吸收大量的碰撞能量（碰撞能量的吸收多少更多的是取決于橫桿橫向的剛度和強(qiáng)度）。

圖2 橫桿結(jié)構(gòu)示意圖

②內(nèi)側(cè)加強(qiáng)支架：采用戟式結(jié)構(gòu)，增加其與橫桿的接觸面積（防止接觸面積小而產(chǎn)生應(yīng)力集中），增強(qiáng)橫桿外懸壁端整體強(qiáng)度，同時(shí)此結(jié)構(gòu)保證了整個(gè)防護(hù)的輕量化，圖3。

圖3 內(nèi)側(cè)加強(qiáng)支架結(jié)構(gòu)示意圖

③加強(qiáng)板：提高安裝支架的強(qiáng)度，防止在碰撞的時(shí)候變形過大。

前下防護(hù)欄結(jié)構(gòu)（1-橫桿，2-包邊，3-內(nèi)側(cè)加強(qiáng)支架，4-安裝支架，5-加強(qiáng)板）如圖4示：

圖4 前下防護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

2 前下防護(hù)的安裝

根據(jù)ECE R93對(duì)前下防護(hù)的安裝要求，本著提高安裝效能及方便性的原則，對(duì)前下防護(hù)安裝進(jìn)行創(chuàng)新性布置。

①在車架下翼面焊接一個(gè)倒U型支架，圖5所示；

圖5 倒U型支架示意圖

②將原有的從下向上的螺栓安裝方式更改為橫向安裝，增大了裝配空間，另螺栓更改為非標(biāo)準(zhǔn)長螺栓(圖6)，數(shù)量由原來的6-8個(gè)減少為4個(gè)，提高了裝配效率。

圖6 長螺栓示意圖

長螺栓：有效減少螺栓的數(shù)量，等級(jí)采用10.9級(jí)，防止在碰撞過程中螺栓變形嚴(yán)重。

前下防護(hù)的裝配如圖7所示：

圖7 前下防護(hù)安裝示意圖

3 CAE強(qiáng)度分析

根據(jù)防護(hù)欄模型，對(duì)防護(hù)欄進(jìn)行網(wǎng)格劃分，依據(jù)整車最大總質(zhì)量對(duì)防護(hù)欄施加相應(yīng)的加載力，分析結(jié)果如圖8示，能夠滿足ECE法規(guī)要求的強(qiáng)度。

圖8 CAE分析位移云圖(從左到右依次是P1點(diǎn)、P2點(diǎn)、P3點(diǎn))

4 結(jié)論

通過采購試驗(yàn)樣件，送往檢測(cè)中心進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，同樣能夠滿足法規(guī)所要求的強(qiáng)度，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖9所示。試驗(yàn)后經(jīng)歐盟審核，頒發(fā)了ECE認(rèn)證證書。

圖9 試驗(yàn)數(shù)據(jù)(從左到右依次是P1點(diǎn)、P2點(diǎn)、P3點(diǎn))

[1] ECE R93 前下防護(hù)裝置的認(rèn)證.

[2] 莊茁,由小川.等.基于ABAQUS的有限元分析和應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,2009.

[3] 齊威.ABAQUS 6.14超級(jí)學(xué)習(xí)手冊(cè).北京:人民郵電出版社,2017.

Front Underrun Protective Devices design for 8.2T light truck based on CAE

Wang Lianhu

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper based on the planning of light truck products on a platform in JAC,combining with the requirements of ECE R93 regulations, by innovative designs and CAE simulation analysis, which has met the requirements of European regulations.

Light Truck; Front Underrun Protective Devices; CAE; European Regulation

A

1671-7988(2018)22-52-02

U462

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1671-7988(2018)22-52-02

U462

王連虎，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.017