汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)性破壞的測(cè)量以及修復(fù)對(duì)策

李永生

摘 要：得益于民眾物質(zhì)生活水平的持續(xù)提升，我國(guó)私家車(chē)數(shù)量逐年增多。而在多方面因素的影響下，使得駕車(chē)過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)碰撞事故。為保證汽車(chē)修復(fù)后能夠具備較高的安全性、穩(wěn)定性，需要以車(chē)身結(jié)構(gòu)性破壞的精準(zhǔn)測(cè)量為前提，結(jié)合對(duì)汽車(chē)修復(fù)對(duì)策的針對(duì)性、合理性應(yīng)用來(lái)保障駕駛員的行車(chē)安全。本文以汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)及其變形模式的分析入手，在此基礎(chǔ)上具體闡明車(chē)身結(jié)構(gòu)性破壞的測(cè)量與修復(fù)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)性破壞 修復(fù)對(duì)策 測(cè)量 汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)

Abstract：Thanks to the continuous improvement of people's material living standards， the number of private cars in China has increased year by year. Under the influence of various factors， collision accidents are inevitable in the process of driving. In order to ensure the high safety and stability of the car after repair， it is necessary to take the accurate measurement of the structural damage of the car body as the premise， and combine the targeted and rational application of the car repair measures to ensure the driving safety of the driver. This paper starts with the analysis of the automobile body structure and its deformation mode， and on this basis， the measurement and repair measures of the structural damage of the body are specifically explained.

Key words：structural damage， repair countermeasures， measurement， vehicle body structure

汽車(chē)碰撞事故時(shí)常發(fā)生，而因撞擊力的不同，對(duì)車(chē)輛車(chē)身以及人員造成不同程度的損害。通常情況下，以碰撞性質(zhì)為依據(jù)進(jìn)行碰撞事故類(lèi)型劃分，具體包括側(cè)面碰撞、滾翻、正面碰撞、撞行人以及后面碰撞等，其中側(cè)面、后面以及正面碰撞事故最為常見(jiàn)。因碰撞破壞程度不同，可以將汽車(chē)碰撞分為外觀(guān)損傷、關(guān)鍵部件損傷以及結(jié)構(gòu)性破壞三個(gè)程度等級(jí)，針對(duì)結(jié)構(gòu)性破壞汽車(chē)的修復(fù)，需借助多功能校正設(shè)備的應(yīng)用，采用三維測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)車(chē)身精準(zhǔn)測(cè)量，并通過(guò)多角度拉伸，結(jié)合相關(guān)修復(fù)對(duì)策應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的高效修復(fù)。

1 汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)及其變形模式分析

1.1 縱向碰撞理想特性與車(chē)身安全結(jié)構(gòu)

以縱向碰撞為前提，車(chē)輛車(chē)身的理想特性吸能段分別為：低速碰撞區(qū)，行人和車(chē)輛因變形力值、變形程度較低而受到保護(hù)[1]。其區(qū)段結(jié)構(gòu)組成包括軟質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩，且保險(xiǎn)杠的應(yīng)用要求其材料具備吸能特性;中速碰撞區(qū)，該區(qū)段在受到碰撞時(shí)產(chǎn)生的加速度峰值可以在能量被均勻吸收的影響下得到控制。該區(qū)段要求前縱梁結(jié)構(gòu)需要具備吸能變形的特性，如在前梁設(shè)計(jì)時(shí)采用預(yù)變形技術(shù)進(jìn)行模式設(shè)計(jì)。其原理體現(xiàn)為：車(chē)輛行駛過(guò)程中前縱梁可以在發(fā)揮應(yīng)有的承載、支撐作用的基礎(chǔ)上，在遭受碰撞時(shí)前縱梁相關(guān)部位會(huì)通過(guò)預(yù)先弱化來(lái)達(dá)到提前屈曲的目的，此時(shí)梁邊在荷載達(dá)到極限值時(shí)產(chǎn)生屈服，碰撞能量在折疊壓縮失效的影響下被有效吸收，最終產(chǎn)生的能量會(huì)在持續(xù)的屈曲、屈服后逐漸被消耗殆盡;自身保護(hù)區(qū)，碰撞時(shí)車(chē)身前圍板與懸架間變形力值提升來(lái)達(dá)到擴(kuò)展阻止的目的，避免乘員室在碰撞時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部侵入現(xiàn)象。該區(qū)段車(chē)身結(jié)構(gòu)要求其剛度必須達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 側(cè)向碰撞理想特性與車(chē)身安全結(jié)構(gòu)

以側(cè)向碰撞為前提，車(chē)輛在遭受碰撞時(shí)以立柱、車(chē)門(mén)為主要撞擊部位，受限于側(cè)面空間有限等因素的影響，以乘員跨點(diǎn)為基準(zhǔn)，內(nèi)板凹陷程度最多不能超過(guò)300mm[2]。所以車(chē)輛側(cè)碰撞的理想特性體現(xiàn)為：以高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行車(chē)輛側(cè)面結(jié)構(gòu)剛度的控制，通過(guò)提高剛度來(lái)降低車(chē)輛立柱、車(chē)門(mén)出現(xiàn)的變形。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)門(mén)檻接頭、車(chē)身立柱剛度的控制同樣重要。此外，車(chē)輛側(cè)面結(jié)合還需做到將橫梁設(shè)置于地板下面、將抗撞設(shè)置于車(chē)門(mén)位置、提高門(mén)檻梁的剛度控制，保持門(mén)檻與車(chē)門(mén)下邊緣處于重疊狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以更強(qiáng)的吸能、承受效果來(lái)減輕碰撞對(duì)乘員造成的損害[3]。

2 車(chē)身結(jié)構(gòu)性破壞測(cè)量及其修復(fù)

現(xiàn)代乘用車(chē)大部分為承載式車(chē)身，其車(chē)身結(jié)構(gòu)組成包括接頭、薄壁梁等，對(duì)于結(jié)構(gòu)性破壞車(chē)輛進(jìn)行測(cè)量檢驗(yàn)，可借助ANSYS軟件進(jìn)行疲勞、模態(tài)分析，進(jìn)而明確車(chē)輛損壞情況，并判斷車(chē)身修復(fù)是否符合預(yù)期要求[4]。經(jīng)計(jì)算得知，相較于修復(fù)前，修復(fù)后車(chē)輛模態(tài)分析呈現(xiàn)出頻率明顯提升的狀態(tài)，且相較于無(wú)損壞車(chē)輛而言，修復(fù)后車(chē)輛的疲勞壽命明顯更短，且車(chē)輛疲勞壽命長(zhǎng)短與損傷程度之間存在明顯關(guān)聯(lián)。

以疲勞壽命計(jì)算、模態(tài)分析為基礎(chǔ)進(jìn)行修復(fù)效果的預(yù)測(cè)，并以此為前提進(jìn)行事故車(chē)修復(fù)方案優(yōu)化。因車(chē)身結(jié)構(gòu)性破壞車(chē)輛受損害程度較大，需借助多功能校正設(shè)備進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)依托于夾具、固定器、拉伸裝置、測(cè)量裝置等的應(yīng)用來(lái)保證修復(fù)作業(yè)的順利進(jìn)行。以校正臺(tái)為載體進(jìn)行事故車(chē)固定，修復(fù)方案的制定需要依據(jù)車(chē)身測(cè)量與定損結(jié)果，并要求工作人員依據(jù)以下流程進(jìn)行有效修復(fù)。

2.1 車(chē)身固定

需在固定前找出車(chē)輛未出現(xiàn)受損的半封閉式、封閉式構(gòu)件，具體包括側(cè)梁、底板梁、門(mén)檻、車(chē)架等，并將固定點(diǎn)確定在3個(gè)以上，以校正臺(tái)為載體利用夾具進(jìn)行車(chē)輛有效固定。矯正后要求平臺(tái)與車(chē)輛之間應(yīng)形成剛性整體，以確保在車(chē)輛拉伸期間不出現(xiàn)車(chē)身晃動(dòng)、松動(dòng)等現(xiàn)象。對(duì)于不同受損部位的車(chē)輛，需結(jié)合實(shí)際受損情況來(lái)合理確定固定部位，如車(chē)身前部受損，需要以車(chē)身中、后部分為固定點(diǎn)，若車(chē)輛后部受損，則需以中、前部為固定點(diǎn)。若事故車(chē)為側(cè)面嚴(yán)重碰撞，無(wú)法找到可用于校正臺(tái)固定的3個(gè)控制點(diǎn)，需視情況預(yù)先開(kāi)展車(chē)底修復(fù)作業(yè)，確?？刂泣c(diǎn)超過(guò)3個(gè)后方可按照要求進(jìn)行車(chē)身固定。為避免車(chē)輛固定后因校正拉伸而造成部分構(gòu)件損壞，需結(jié)合車(chē)輛情況進(jìn)行輔助錨固點(diǎn)的合理增設(shè)，通過(guò)車(chē)輛多方位固定來(lái)達(dá)到任意方向有效校正的目的。

2.2 車(chē)身變形測(cè)量

無(wú)論是車(chē)輛變形估損、校正尺寸確定，還是后續(xù)的修復(fù)質(zhì)量檢測(cè)，均需以車(chē)身測(cè)量的精準(zhǔn)開(kāi)展為前提。在車(chē)身測(cè)量階段，應(yīng)結(jié)合對(duì)實(shí)際事故受損情況的分析，將車(chē)身后橫梁、前圍板橫梁、后車(chē)門(mén)橫梁以及前橫梁作為測(cè)量控制點(diǎn)，將車(chē)身具體劃分為前、中、后三部分，車(chē)身高度測(cè)量以車(chē)身底板平面為基準(zhǔn)，以車(chē)身左右對(duì)等劃分為基準(zhǔn)進(jìn)行車(chē)身寬度測(cè)量，分別于前圍板、后車(chē)門(mén)橫梁進(jìn)行零平面設(shè)置，以確保車(chē)身長(zhǎng)度測(cè)量的精準(zhǔn)開(kāi)展。針對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，常見(jiàn)測(cè)量技術(shù)包括萬(wàn)能測(cè)量系統(tǒng)、電子測(cè)量系統(tǒng)、有量規(guī)測(cè)量系統(tǒng)、機(jī)械臂測(cè)量系統(tǒng)等。車(chē)身測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，系統(tǒng)內(nèi)存有各類(lèi)型車(chē)輛的具體三維數(shù)據(jù)，在車(chē)身固定后借助測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)任意三維坐標(biāo)的測(cè)量，具體測(cè)量?jī)?nèi)容包括空間2直線(xiàn)夾角檢測(cè)、2點(diǎn)直線(xiàn)距離檢測(cè)、2個(gè)平面夾角檢測(cè)、四輪定位檢測(cè)等。實(shí)際測(cè)量期間，參考點(diǎn)的選擇以未變形3個(gè)以上安裝點(diǎn)作為基準(zhǔn)，測(cè)量時(shí)以三維標(biāo)準(zhǔn)尺寸、偏差值、實(shí)際測(cè)量尺寸顯示變形部位的測(cè)量結(jié)果。另外，車(chē)身修復(fù)期間需對(duì)拉伸作業(yè)保持同步檢測(cè)，以確保車(chē)身拉伸尺寸、方位能夠得到全面監(jiān)控，確保車(chē)身尺寸正?；謴?fù)。通過(guò)對(duì)車(chē)身測(cè)量系統(tǒng)的合理應(yīng)用，可做到以坐標(biāo)系統(tǒng)為基準(zhǔn)，以三維測(cè)量的方式來(lái)提升測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性，并為事故車(chē)修復(fù)效率的提升提供幫助。

2.3 車(chē)身校正

在車(chē)身精準(zhǔn)三維測(cè)量的前提下，以車(chē)輛碰撞反方向?yàn)樾迯?fù)順序，借助牽引校正方法開(kāi)展車(chē)身變形修復(fù)作業(yè)。為保證車(chē)輛修復(fù)效果達(dá)到預(yù)期要求，需注意以下幾點(diǎn)：（1）拉伸力確定。車(chē)輛在遭受撞擊后出現(xiàn)變形，而在拉伸處理時(shí)，需在明確車(chē)輛變形方向的基礎(chǔ)上進(jìn)行拉伸力的適當(dāng)調(diào)整，并保持分步的形式進(jìn)行車(chē)身形狀的逐步拉伸。若車(chē)輛受到撞擊后出現(xiàn)嚴(yán)重變形、損壞，需要以多點(diǎn)固定為前提，同步開(kāi)展多方向拉伸作業(yè)。若車(chē)輛為前部遭受撞擊，且受損部位為底盤(pán)與車(chē)架，則可將車(chē)頂蓋、前翼子板、側(cè)梁作為控制點(diǎn)進(jìn)行拉伸處理，分別按照皺曲、凹凸、折縫的順序進(jìn)行處理。若車(chē)輛為側(cè)面碰撞，且車(chē)門(mén)檻板中央部分受損，受損位置整體呈現(xiàn)出“香蕉型”的彎曲狀態(tài)，需保持牽引的多方向進(jìn)行，以車(chē)身兩端為控制點(diǎn)分別向兩邊進(jìn)行拉伸處理，側(cè)面撞擊部位則需朝外向拉伸（如圖1）。（2）車(chē)身校正牽引原則。若車(chē)輛車(chē)身前部、側(cè)向、后部位置出現(xiàn)撞擊，需借助校正臺(tái)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行整體性固定，以分布的形式借助液壓拉伸裝置實(shí)現(xiàn)牽引、校正。為避免出現(xiàn)校正不到位或校正過(guò)渡現(xiàn)象，要求人員在校正作業(yè)期間保持實(shí)時(shí)測(cè)量，并將校正誤差控制在±3mm范圍內(nèi)。在保持碰撞反方向修復(fù)順序的前提下，需結(jié)合以下原則保證校正作業(yè)的規(guī)范化進(jìn)行，①應(yīng)先固定車(chē)身未變形部分，固定完成后實(shí)施變形部分校正處理。②對(duì)于車(chē)身受損作為嚴(yán)重部分進(jìn)行優(yōu)先校正。③工作人員需按照先縱向、后橫向的順序進(jìn)行變形修復(fù)，高度方向變形則最后處理。④校正作業(yè)需要以車(chē)身底部為起始點(diǎn)，待其余部位修復(fù)完成后進(jìn)行車(chē)頂變形修復(fù)。⑤為避免車(chē)身疊合、皺折嚴(yán)重部位在牽引校正作業(yè)期間出現(xiàn)撕裂情況，可視情況借助局部加熱邊牽引的手段。需注意，加熱校正處理時(shí)HSS、HSLA鋼加熱溫度需保持在臨界溫度值范圍內(nèi)，并將加熱時(shí)間控制在3min內(nèi)，避免因過(guò)于加熱導(dǎo)致金屬材料性能出現(xiàn)變化。⑥校正后對(duì)于嚴(yán)重受損或無(wú)法使用部件應(yīng)予以更換處理。⑦車(chē)輛受到撞擊后會(huì)在損傷位置出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，為避免金屬應(yīng)力對(duì)車(chē)身修復(fù)造成影響，需在校正階段借助加熱與錘擊方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力消除，通過(guò)恢復(fù)金屬性能來(lái)提升車(chē)輛修復(fù)效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，車(chē)身結(jié)構(gòu)性破壞測(cè)量與修復(fù)效果與后續(xù)車(chē)輛運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性之間存在密切關(guān)聯(lián)，為保證車(chē)身修復(fù)達(dá)到預(yù)期效果，需要以明確車(chē)身固定點(diǎn)為基礎(chǔ)，借助電子測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)身的精準(zhǔn)檢測(cè)，并依據(jù)測(cè)量結(jié)果制定科學(xué)修復(fù)方案，確保車(chē)輛修復(fù)后仍具備較強(qiáng)的可靠性與安全性。

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