1 概述

　　隨著汽車保有量的增加，汽車安全性問題越來越受到人們的關(guān)注，對汽車的被動安全性能的要求越來越高，實(shí)車碰撞試驗不但需要高昂的試驗費(fèi)用，而且還需要較長的試驗周期，發(fā)現(xiàn)問題再改設(shè)計往往成本也是昂貴的，在設(shè)計階段對汽車進(jìn)行動態(tài)模擬，可以盡早發(fā)現(xiàn)問題，縮短產(chǎn)品開發(fā)時間，節(jié)約研發(fā)費(fèi)用。

　　2 GB17578《客車上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的規(guī)定》中關(guān)于側(cè)翻實(shí)驗的說明

　　a)將整車放置在一個可傾斜的平臺上，將懸架鎖止，再慢慢地傾斜到一個不穩(wěn)定的平衡位置。沒有乘員約束裝置的車型，按空載質(zhì)量進(jìn)行測試。安裝乘員約束裝置的車型，按車輛總有效質(zhì)量進(jìn)行測試。

　　b)側(cè)翻試驗從該不穩(wěn)定的車輛位置開始，角速度為0，圍繞車輪-地面接觸點(diǎn)作為旋轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)。

　　圖1 對整車進(jìn)行側(cè)翻試驗的規(guī)定

　　c)車輛翻進(jìn)地溝，溝底為水平、干燥平整的混凝土撞擊平面，深度為800 mm。

　　3 RADIOSS有限元建模

　　白車身考慮成彈性體，底盤考慮成剛體，底盤和車身的連接采用彈性體，車身和車架采用殼單元，發(fā)動機(jī)、變速器、前后橋、輪胎等重量件也采用殼單元勾勒出零部件的大致形狀，但需保證其重量和質(zhì)心位置與實(shí)際一致，忽略車身結(jié)構(gòu)上的內(nèi)飾及內(nèi)飾的安裝支架、電器安裝支架、側(cè)窗玻璃、座椅、上車扶手等零件。

　　模型中考慮了主要件的質(zhì)量，如動力總成、前后橋、輪胎、燃油箱、空調(diào)冷凝器、蓄電池、座椅、前風(fēng)窗玻璃等，模型先根據(jù)整車技術(shù)規(guī)范要求先單獨(dú)對底盤進(jìn)行質(zhì)量分配，然后對整車進(jìn)行質(zhì)量分配，同時整車的轉(zhuǎn)動慣量滿足經(jīng)驗值要求。

　　玻璃采用彈塑性易碎材料(Elastic Plastic Brittle Material)——MAT27 ，考慮了玻璃的失效。車身鈑金件采用各向同性的彈塑性材料(Elastic Plastic Piecewise Linear Material)——MAT 36，鋼板材料的通過實(shí)驗得到鋼板材料準(zhǔn)靜態(tài)下的真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線，由于碰撞速度相對較小以及出于計算結(jié)果保守考慮，不考慮應(yīng)變率對材料的影響，同時鋼板不考慮撕裂。

　　圖2 DC04材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線

　　整個模型需做接觸的部分沒有初始穿透剛體地面與車身的摩擦系數(shù)為0.4，車身鈑金件與鈑金件之間的摩擦系數(shù)為0.2。

　　通過能量守恒定理計算出車輛在接地時繞旋轉(zhuǎn)軸的角速度，輸入至模型中。

　　圖3 有限元模型

　　4 RADIOSS計算結(jié)果

　　能量曲線：

　　圖4 模型能量曲線

　　從模型的能量曲線(圖4)可以看出，車輛從接地的瞬間開始，動能減少，內(nèi)能增加，所有能量總和符合能量守恒定理，模型中沙漏能為零。

　　圖5 立柱上的點(diǎn)到生存空間的距離

　　圖6 變形最大時的結(jié)構(gòu)變形圖

　　從該款車型的分析結(jié)果可以看出(圖5)，立柱上的點(diǎn)沒有侵入生存空間，同時對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有影各項的件在計算中沒有考慮，如座椅、上車扶手、行李架等。由此可以確定車型完全滿足GB17578《客車上部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的規(guī)定》的征求意見稿的要求。