基于C-IASI無夾焊包邊車頂強(qiáng)度試驗(yàn)方法研究

胡雷，王章平，范彬彬，柳惠君，李月明

(吉利汽車研究院(寧波)有限公司，浙江杭州 311228 )

0 引言

車頂強(qiáng)度試驗(yàn)是檢測車頂抗壓強(qiáng)度的一項(xiàng)測試方法。中國保險(xiǎn)汽車安全指數(shù)C-IASI的測試規(guī)程中包含了該測試項(xiàng)目。測試規(guī)程中描述對于車頂強(qiáng)度試驗(yàn)車輛的固定是通過車輛門檻支撐系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。通過門檻支持系統(tǒng)對門檻垂直包邊進(jìn)行加緊固定。但隨著新能源汽車和新材料、新工藝的應(yīng)用，市場上陸續(xù)出現(xiàn)了無夾焊包邊的車型。C-IASI車頂強(qiáng)度試驗(yàn)規(guī)程里所推薦的門檻支撐系統(tǒng)已經(jīng)不適用無夾焊包邊或非垂直夾焊包邊的車型。對于此，該規(guī)程內(nèi)提出對于無夾焊包邊的車輛或者帶有非垂直凸緣角的車輛，如有必要，可以使用合適的方法固定[1-2]，但規(guī)程并未詳細(xì)提及采用何種門檻支撐系統(tǒng)更為合適。

文中對無夾焊包邊的鋁合金門檻梁的車頂強(qiáng)度采用兩種固定的方法進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證車頂強(qiáng)度試驗(yàn)中門檻支撐系統(tǒng)對試驗(yàn)結(jié)果的影響，并確定一種適用于無夾焊包邊車型的車頂強(qiáng)度試驗(yàn)門檻支撐系統(tǒng)。

1 C-IASI車頂強(qiáng)度試驗(yàn)方法

1.1 車頂強(qiáng)度試驗(yàn)方法

如圖1所示，車輛完成準(zhǔn)備工作后放置在門檻支撐系統(tǒng)上，并進(jìn)行固定。使用長為1 829 mm、寬為762 mm的載荷壓板進(jìn)行軸向加載。試驗(yàn)前壓板縱軸前傾角需調(diào)節(jié)到水平向下 5°±0.5°(側(cè)視)，橫軸外傾角需調(diào)節(jié)到水平向下 25°±0.5°(前視)，如圖2所示。加載壓板前緣中點(diǎn)位于試驗(yàn)車輛頂部縱向中心線最前點(diǎn)之前(254±10)mm[2]。當(dāng)一切準(zhǔn)備工作就緒后，加載壓板以約5 mm/s的速度施加載荷直至加載位移不小于127 mm，并通過加載壓板上的力傳感器獲得行程內(nèi)的力位移值曲線。

圖1 右側(cè)圖

圖2 前視圖

1.2 門檻支撐系統(tǒng)

對于門檻有垂直包邊的車輛，可以采用如圖3所示的門檻支撐系統(tǒng)，將垂直包邊放至在兩根角鋼之間，通過錐心螺栓進(jìn)行緊固。但是對于沒有包邊的車輛，則該門檻支撐系統(tǒng)不適用。

圖3 門檻支撐系統(tǒng)

1.3 車頂強(qiáng)度評價(jià)方法

車頂強(qiáng)度等級通過SWR值進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)壓板位移量126.9 mm之前測得峰值載荷除以車重得到SWR值[2]。具體評級界限見表1。

表1 車頂強(qiáng)度評級界限

2 無包邊的車頂強(qiáng)度試驗(yàn)

2.1 無包邊的車頂強(qiáng)度試驗(yàn)固定方法

如圖4所示，該車型門檻無夾焊包邊，且其門檻寬度達(dá)到了130 mm。圖3所示的門檻支撐系統(tǒng)不適用于該車身進(jìn)行車頂強(qiáng)度試驗(yàn)。根據(jù)法規(guī)要求，對于無夾焊包邊的車型，需采用合適的固定方式進(jìn)行試驗(yàn)。對此，選用兩個(gè)白車身并采用如表2所示的兩種固定方式對車身進(jìn)行固定后進(jìn)行車頂強(qiáng)度試驗(yàn)。

圖4 無包邊門檻梁

表2 兩種固定形式

2.2 側(cè)圍約束固定方式和門檻約束固定方式

為減少車門對試驗(yàn)結(jié)果的影響，兩種約束方式的車頂強(qiáng)度試驗(yàn)均采用同階段的白車身進(jìn)行測試。

如圖5所示，在前排座椅和后排座椅區(qū)域通過4個(gè)壓板進(jìn)行Z向固定，在車身兩側(cè)A柱、B柱和后縱梁3處進(jìn)行Y向約束。其中A柱和B柱約束工裝高度約50 cm。

圖5 側(cè)圍約束示意

如圖6所示，在前排座椅和后排座椅區(qū)域通過4個(gè)壓板進(jìn)行Z向固定，對門檻區(qū)域采用高度適中的擋塊進(jìn)行Y向約束。

圖6 門檻約束示意

2.3 側(cè)圍約束固定方式和門檻約束固定方式測試結(jié)果比對

根據(jù)測試規(guī)程，按照5 mm/s的加載速度進(jìn)行靜態(tài)加載并獲取對應(yīng)的力位移曲線。兩種約束形式下獲取的力-位移曲線如圖7和表3所示。

圖7 力-位移對比曲線

表3 兩種約束方式的測試結(jié)果對比

通過試驗(yàn)可以判斷，兩種約束方式對車身的約束效果良好，試驗(yàn)過程中車身未發(fā)生Y向移動(dòng)。

通過力-位移數(shù)據(jù)曲線對比可以看出，采用側(cè)圍約束的試驗(yàn)車頂強(qiáng)度載荷峰值為94.35 kN大于門檻約束的載荷峰值87.13 kN。采用側(cè)圍約束測試的載荷力值整體也大于門檻約束的載荷力值，即側(cè)圍約束后的車身結(jié)構(gòu)剛度偏大。

進(jìn)一步分析得出，側(cè)圍約束的車頂強(qiáng)度試驗(yàn)中，盡管A柱和B柱處的約束工裝高度較低，但仍然對A柱和B柱的剛度產(chǎn)生了一定的加強(qiáng)作用，導(dǎo)致試驗(yàn)過程中的載荷力峰值增大。而車頂強(qiáng)度試驗(yàn)中，A柱和B柱是主要的承載件。通過外部的約束，造成其結(jié)構(gòu)剛度的增加，從而造成其載荷峰值增大。

3 結(jié)束語

文中對無夾焊包邊的車頂強(qiáng)度試驗(yàn)采用了兩種固定約束方法進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果對比顯示固定約束方法對試驗(yàn)結(jié)果存在顯著的影響，對于無夾焊包邊車身的固定，在其主要受力結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生相關(guān)約束，會(huì)造成車頂強(qiáng)度試驗(yàn)的載荷峰值偏大。通過對比發(fā)現(xiàn)，采用門檻約束的方式進(jìn)行車頂強(qiáng)度試驗(yàn)，能夠更真實(shí)地反映車頂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。