商用車前下部防護(hù)試驗方法研究

王勇哲　孫世鍵　劉偉　李旭偉

摘 要：本文對GB 26511《商用車前下部防護(hù)要求》進(jìn)行了解讀。在試驗室現(xiàn)有試驗設(shè)備基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種對商用車前下部防護(hù)進(jìn)行加載的試驗方法并分享了相關(guān)試驗案例。該試驗方法對此類試驗提供了參考。

關(guān)鍵詞：前下防護(hù) 安全性能 強(qiáng)度 失效

Research on the Test Method of the Front Lower Protection of Commercial Vehicle

Wang Yongzhe Sun Shijian Liu Wei Li Xuwei

Abstract：This article interprets GB 26511 "Requirements for the Protection of Front Lower Parts of Commercial Vehicles". Based on the existing test equipment in the laboratory， a test method for loading the front underside protection of commercial vehicles was designed and related test cases were shared. This test method provides a reference for this type of test.

Key words：front and bottom protection， safety performance， strength， failure

1 前言

前下部防護(hù)裝置是連接在商用車車架上的由橫向構(gòu)件組成的防護(hù)裝置，對車輛的安全防護(hù)、駕駛?cè)说娜松戆踩兄^大的影響。前下部防護(hù)裝置強(qiáng)度不足，在發(fā)生商用車與轎車正面碰撞時，很容易出現(xiàn)轎車鉆入商用車下的情況，極易造成嚴(yán)重的交通事故，威脅駕駛?cè)巳松戆踩?。因此，該裝置不僅具有自我保護(hù)的作用，同時在發(fā)生碰撞時能夠有效提升對方車輛人員的安全以及降低對方車輛損失。

1994年，歐洲率先實施了前下部防護(hù)的法規(guī)ECE R93[1]，并把其應(yīng)用在商用車前下防護(hù)的生產(chǎn)上，隨著世界各國逐漸意識到前下防護(hù)裝置對碰撞安全性能的重要性，都把ECE R93當(dāng)做標(biāo)準(zhǔn)投入到商用車的設(shè)計當(dāng)中。中國于2011年5月12日，在ECE R93的基礎(chǔ)上發(fā)布了符合自身實際狀況的前下部防護(hù)裝置強(qiáng)制性法規(guī)GB 26511《商用車前下部防護(hù)要求》[2][3]。本文依據(jù)GB 26511《商用車前下部防護(hù)要求》中試驗方法的要求，設(shè)計出了一種針對不同尺寸、形狀的前下部防護(hù)進(jìn)行性能驗證的試驗方法。

2 法規(guī)解讀

2.1 適用范圍

GB 26511《商用車前下部防護(hù)要求》規(guī)定了商用車前下部防護(hù)的技術(shù)要求和試驗方法，標(biāo)準(zhǔn)使用于N2，N3類車輛。

2.2 試驗條件

可選以下方式之一進(jìn)行試驗：

a.在車輛上進(jìn)行;

b.在車輛底盤部分部件上進(jìn)行;

c.在剛性試驗臺架上進(jìn)行;

按照b，c進(jìn)行試驗時，用于連接前下部防護(hù)裝置和車輛車架部件或剛性試驗臺的連接部件應(yīng)與實際用來將前下部防護(hù)裝置裝到車輛上的連接部件相同。

2.3 加載點位置

1）P1點位于距離前軸輪胎最外側(cè)（不包括輪胎的變形量）相切的縱向平面200mm處;

2）P2點對稱與車輛的縱向中心平面兩側(cè)，相互之間距離為700mm～1200mm（確切位置由制造商來指定）;

3）P3點位于車輛的縱向中心平面上。P1、P2、P3點位于前下部防護(hù)橫向構(gòu)件的外表面上，且在同一水平面內(nèi);

2.4 試驗載荷

試驗時應(yīng)盡可能快地施加作用力，車輛或裝置應(yīng)經(jīng)受住至少0.2s的作用時間。對P1、P2、P3點順次加載，P1、P2左右兩側(cè)加載順序可以任意選擇，如果部件以縱向中間平面對稱，則P1和P2點可只測左右兩側(cè)中的一個點。

1）P1點施加相當(dāng)于車輛最大總質(zhì)量的50%的水平載荷，最大不超過80kN;

2）P2點施加相當(dāng)于車輛最大總質(zhì)量的100%的水平載荷，最大不超過160kN;

3）P3點施加相當(dāng)于車輛最大總質(zhì)量的50%的水平載荷，最大不超過80kN;

3 前下部防護(hù)臺架試驗方法介紹

根據(jù)試驗室現(xiàn)有試驗設(shè)備，設(shè)計了一種在剛性試驗臺架上對前下部防護(hù)裝置進(jìn)行加載的試驗方法。

3.1 試驗臺架介紹

試驗臺架如下方（圖2、圖3）所示：

試驗臺架主要組成部分為：

1）600X600X800mm固定方箱

2）前下部防護(hù)試驗樣件

3）過渡工裝（連接方箱與試驗樣件）

4）直線導(dǎo)向工裝（根據(jù)法規(guī)要求，導(dǎo)軌一端裝有球鉸加載工裝）

5）MTS作動器（載荷參數(shù)：-250kN～+250kN，位移參數(shù)：-125mm～+125mm）

6）鐵地板

為方便展示試驗臺架的設(shè)計搭建流程，利用CATIA三維設(shè)計軟件進(jìn)行輔助演示。

1）直線導(dǎo)軌及MTS作動器的高度固定為235mm，因此在軟件中先將前下部防護(hù)樣件的加載水平高度調(diào)整至235mm，如圖4所示。

2）將600X600X800mm鐵方箱放置于部件左右連接板兩側(cè)，調(diào)整位置，防止樣件與方箱發(fā)生干涉。

3）設(shè)計過渡工裝，工裝上的圓孔皆為螺紋孔，其中M20螺紋孔與方箱相連，其余尺寸螺栓孔，按照不同樣件上的要求設(shè)計，并與樣件相連。實際臺架搭建時，按照制造商的力矩要求打緊連接螺栓。如圖5。

4）方箱與部件連接后，用T型螺栓將方箱固定在鐵地板上。

試驗臺架的優(yōu)勢：

1）臺架設(shè)計及搭建簡單方便。

2）根據(jù)不同尺寸的樣件，只需重新設(shè)計過渡工裝尺寸即可滿足大部分前下部防護(hù)部件的靜加載試驗。

3）固定方箱剛度高，變形小。在試驗中，能夠避免方箱的異常變形對部件造成額外的影響。

3.2 試驗加載程序設(shè)定

試驗設(shè)備為MTS直線作動器，加載程序通過MultiPurpose TastWare（MPT）軟件進(jìn)行編輯。MPT是一個多用途應(yīng)用軟件，供用戶編輯和運行各種試驗程序。在MPT中可以輕松創(chuàng)建測試序列，并在序列中任意組合命令生成與數(shù)據(jù)采集操作。加載程序分為三個階段，即加載、保載、卸載。加載與卸載速度由制造商指定，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，保載時間設(shè)置為0.2s。試驗全過程進(jìn)行時間、載荷、位移數(shù)據(jù)采集，采樣頻率為102.4Hz。根據(jù)加載力值的大小設(shè)置載荷、位移停機(jī)條件，部件出現(xiàn)潰縮、斷裂等異常情況時能夠及時停機(jī)，防止對樣件產(chǎn)生二次加載。

3.3 試驗后檢查

樣件應(yīng)經(jīng)受住0.2s的最大載荷作用時間，各加載作用點的最大變形量≤400mm。檢查樣件螺栓連接處，應(yīng)力集中區(qū)域是否出現(xiàn)裂紋，異常變形等情況。檢查左右連接板與過渡工裝連接處是否出現(xiàn)螺栓滑移、裂紋等異常情況。

4 試驗案例

試驗樣品為某零部件企業(yè)委托的前下部防護(hù)裝置，樣品技術(shù)參數(shù)如下表所示：

根據(jù)制造商要求，對樣件進(jìn)行P1、 P2點加載，加載及卸載速度5kN/s，保載0.2s，記錄載荷位移數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果如下：

1）P1點：在加載初始階段，曲線出現(xiàn)小幅跳動。加載至60.6kN左右，樣件發(fā)生潰縮，樣件無法承受更大載荷，位移迅速變大，觸發(fā)程序停機(jī)限制，試驗結(jié)束。

2）P2點：最大加載載荷160.12kN，加載曲線平穩(wěn)，保載0.2s，卸載后結(jié)束試驗。檢查樣件，最大變形25mm。樣件其余部位無異常情況。

5 結(jié)論

本文對GB26511《商用車前下部防護(hù)要求》進(jìn)行了研讀，并介紹了一種對商用車前下部防護(hù)進(jìn)行加載的試驗方法，同時分享了相關(guān)試驗案例。該試驗方法對此類試驗提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]ECE R29. Uniform Provisions Concerning the Approval of Vehicles with Regard to the Protection of the Occupants of the Cab of a Commercial Vehicle [S].

[2]GB 26511-2011.商用車前下部防護(hù)要求[S].2011.

[3]唐波.《商用車前下部防護(hù)要求》的法規(guī)解讀和設(shè)計難點[J].汽車與配件，2012（13）：18-20.

[4]陸善彬.商用車被動安全性結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[D].吉林大學(xué)，2009.